采矿底板应力与破坏机制研究：理论、模拟与实践

"采场底板应力分布及破坏机理研究" 在矿产开采过程中，底板应力分布及其破坏机理是保障矿山安全生产的关键问题。本文由孟祥瑞、徐铖辉和高召宁等人共同研究，主要探讨了如何理解和预测工作面下方底板的应力状态以及底板破坏的可能性。他们利用了国家自然科学基金等多个项目的资助，进行了一系列深入的研究。 首先，研究者基于工作面前方的支承压力分布规律，构建了一个弹性力学模型，该模型能够用于计算底板任意一点的应力状态。在这一模型中，考虑了矿山开采过程中顶板对底板的压力传递以及底板岩石自身的弹性特性。同时，结合莫尔-库仑破坏准则，他们提出了一个判断底板岩体是否会发生破坏的条件，这是基于材料的剪切强度和破裂临界角度的理论。 为了验证理论分析的准确性，研究人员选取了孙疃1028工作面作为实际案例，运用了理论分析和FLAC3D数值模拟两种方法来预测底板的应力分布和破坏深度。FLAC3D是一种常用的地质力学数值模拟软件，它能够模拟地层中的应力应变和流体流动，从而得到更为直观和精确的结果。通过比较理论分析和数值模拟的结论，他们发现两者的一致性，证明了所采用的方法是有效的。 此外，为了进一步确认底板应力分布和破坏情况，研究人员还采用了现场监测手段，包括震波法和电阻率法。震波法能测量地层的动态响应，揭示底板的结构完整性；而电阻率法则可以反映底板岩石的电学性质变化，间接指示其力学状态。这些实测数据与理论分析和数值模拟结果的吻合，再次证实了研究方法的可靠性和实用性。 这篇论文深入研究了矿井底板的应力分布和破坏机理，提供了理论计算和数值模拟相结合的分析方法，并通过现场实测进行了验证。这对优化采矿工艺，预防底板破坏，确保矿山的安全稳定生产具有重要意义。关键词涉及底板破坏机理、应力分布、数值模拟、震波监测和电阻率测量，表明了研究的多学科交叉性和实践应用价值。该研究不仅对采矿工程领域有指导作用，也对矿业系统工程的理论发展有所贡献。