煤层底板破坏机制研究与最大破坏深度计算方法

"张风达、申宝宏、康永华在《矿业安全与环保》2015年第3期上发表的文章‘煤层底板破坏机理分析及最大破坏深度计算’深入探讨了底板破坏的科学问题。他们运用半无限体理论来计算导致底板临界破坏的应力条件和位置，并结合塑性力学的滑移线场理论，推导出计算底板最大破坏深度的公式。" 文章的核心内容涉及以下几个重要的知识点： 1. 半无限体理论：这是一个地质力学中的经典理论，用于分析无限大或近似无限大的物体在外部荷载作用下的应力分布情况。在本文中，该理论被用来确定使底板达到破坏临界状态的应力值。 2. 滑移线场理论：这是塑性力学的一个分支，用于描述材料内部的变形和应力分布。通过滑移线场，可以预测材料的局部滑移和破坏模式，对于理解底板破坏过程有重要作用。 3. Mohr-Coulomb准则：这是一个广泛应用于土木和地质工程的破坏准则，用来描述颗粒性材料（如岩石）的剪切强度。在文中，这个准则被用来模拟底板岩石的破坏行为。 4. 底板最大破坏深度：这是研究的重点，它是指由于开采活动导致的底板破坏所能达到的最大深度。文中通过理论推导和实例分析，揭示了底板最大破坏深度与底板岩石的物理属性（如内摩擦角和黏聚力）以及采场条件（如煤壁塑性区范围和工作面超前支承压力峰值）之间的关系。 5. 影响因素分析：研究发现，当煤壁塑性区范围不变时，底板最大破坏深度会随着底板岩石的内摩擦角增大而增大，但随着黏聚力的增加而减小。同时，工作面超前支承压力的增加也会加剧底板的破坏深度。 这篇研究对于煤矿安全生产和环境保护具有重要意义，因为底板破坏可能导致地面沉陷、地下水系统破坏等一系列环境和安全问题。通过理解和计算最大破坏深度，可以为采矿设计提供科学依据，从而采取有效的预防措施，减少底板破坏对矿山环境和结构稳定性的影响。