长边采空(煤柱)弹性基础边界基本顶薄板破断规律

建立长边为煤柱支撑、实体煤区为弹性基础边界的基本顶板结构力学模型,运用有限差分方法计算了煤柱宽度Lp1及支撑系数kp、基本顶厚度h、弹性模量E、实体煤区的弹性基础系数ks及跨距L对基本顶破断规律的影响。得到:(1) Lp1与kp既可改变实体煤区及中部区主弯矩大小且可显著影响煤柱区基本顶的破断形式及整体破断形态;(2)基本顶初次破断位置为长边实体煤侧深入煤壁上表面(E,h较小,L较大时),反之为中部区偏长边煤柱侧下表面;(3) Lp1,kp较大,E,h较小,L较大时,基本顶在煤柱区产生平行于煤柱轴向的断裂线,破断顺序为:长边实体煤区超前煤壁上表面→采空区中部偏煤柱侧下表面→长边煤柱区上表面→短边超前煤壁上表面,最终破断形态为非对称"O-X"型;(4)Lp1,kp较小,E,h较大,L较小时,基本顶在煤柱区不产生平行于煤柱轴向的断裂线,破断顺序为:采空区中部偏煤柱侧下表面→长边实体煤区超前煤壁上表面→短边超前煤壁上表面,最终破断形态为非对称"C-X"型;(5)比值ks/h~3或者ks/(Eh~3)不变时破断规律不变。