高山河谷地形下采空区顶板变形及其影响因素分析

孙丽军^1,2，叶义成^2,3，胡南燕²，姚囝²，李鹏程^1,2，邓兴敏²

1. 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司2. 武汉科技大学资源与环境工程学院3. 湖北省工业安全工程技术研究中心

摘 要：研究高山河谷地形下采空区顶板的变形特征是采空区地压管理和安全生产的重要基础。基于薄板小挠度弯曲理论,在满足边界条件及连续条件下,采用Levy单三角级数解法推导出高山河谷地形采空区顶板变形的挠度解析解。以宜昌某磷矿为工程背景,根据求解的采空区顶板挠度方程,分析了地表谷坡倾角θ、采空区走向与倾向长度比a/b、均布荷载分量q₀等因素对顶板最大挠度w及最大挠度点位置的影响规律。分析结果表明:高山河谷地形下采空区顶板最大挠度w随谷坡倾角θ先缓慢再急剧递增,随a/b值呈"S"形递增,随q₀值呈线性递增;此外高山河谷地形下采空区顶板最大挠度点位置均向高山侧偏移,其偏移距离受地表谷坡倾角θ及均布荷载分量q₀影响较小,受采空区尺寸a/b值影响较大;最后根据现场调研结果分析得到顶板最大挠度点位置,验证了计算的理论结果与实际基本相符。研究可为高山河谷地形下采空区支护和采场地压管理提供理论依据。

关键词：高山河谷地形;采空区顶板;薄板理论;变形规律;影响因素;