奥灰承压水上采场底板沿工作面倾向破坏特征分析

摘要

准确预测承压水上采场底板最大破坏深度是预防煤矿底板突水的一个重要环节。为研究沿工作面倾向底板破坏特征的问题,基于矿山压力与岩层控制理论,考虑了采场底板受采动产生的支承压力、采空区压实后对底板的作用力以及承压水的共同作用,建立承压水上采场底板倾向力学计算模型,采用带有拉伸破坏的Mohr-Coulomb屈服准则对采场底板破坏进行判定。结果表明:周期来压时,采场底板沿工作面倾向破坏形态近似“倒马鞍形”,且最大破坏深度为12 m;工作面两侧底板破坏深度较大,采空区底板破坏深度较小。数值模拟计算结果表明:靠近工作面边缘弹塑性交界处底板最大破坏深度为13 m,破坏形式主要为剪切破坏;位于采空区卸压区段,采场底板破坏深度较小,破坏形式主要为剪切破坏及拉伸破坏。这与通过理论分析得到的承压水上采场底板破坏特征几乎一致。通过现场实测得到董家河煤矿22516工作面底板最大破坏深度为13.52 m,这与理论分析得到的12 m和数值模拟计算得到的13 m相比结果非常接近,验证了理论模型建立的合理性以及数值模拟分析的正确性。研究方法为分析承压水上采场底板破坏特征提供了新参考。