长边两侧采空(煤柱)弹性基础边界基本顶薄板初次破断

陈冬冬¹，谢生荣¹，何富连¹，曾俊超¹，谢福星²，程琼¹

1. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院2. 煤炭科学研究总院建井研究分院

摘 要：建立长边两侧采空（煤柱）与短边两侧弹性基础边界基本顶板结构力学模型,根据薄板主弯矩破断准则并结合偏微分方程有限差分算法计算研究了基本顶破断的影响因素及权重关系。得到:（1） _c1与_c2煤柱的支撑系数k_c1,k_c2及宽度L_c1,L_c2不仅显著影响基本顶在两侧煤柱区的主弯矩大小及位置且显著影响短边区及中部区主弯矩大小及位置;（2）基本顶的弹性模量E与厚度h越大,短边实体区及两侧煤柱区的基本顶断裂线深入煤体距离越大; L_c1,L_c2越大,k_c1,k_c2越小,煤柱区断裂线深入煤柱距离越大;（3） L_c1,k_c1,L_c2及k_c2较小而E,h较大时,基本顶在_c1与_c2煤柱区均不断裂,最终断裂形态为非对称"||-X"型;（4） L_c2及k_c2较大而h,E,L_c1及k_c1较小时,基本顶在_c1煤柱区（较弱煤柱）不断裂而在_c2煤柱区（较强煤柱）会断裂,最终断裂形态为非对称"C-X"型;（5）两侧煤柱支撑系数及宽度均较大而E,h较小时,断裂形态为非对称横"O-X"型;（6） k,k_c1,k_c2,E及h均改变而比值k/（Eh3）不变时(其中,比值k/k_c1与比值k/k_c2也不变),主弯矩大小不变且初次破断位置不变。

关键词：两侧采空;长边煤柱;基本顶;薄板;弹性基础;