四邊簡支頂板雙縱向擠壓作用下的臨界載荷研究

馬駿　邰英樓

摘 要：針對采空區頂板穩定性問題，采用薄板力學理論，研究了四邊簡支頂板在雙縱向載荷作用下的壓曲問題。縱向載荷作用下，當滿足一定條件時，采空區頂板將會發生壓曲，處于非穩定平衡狀態。結果表明：采空區頂板壓曲的臨界載荷與頂板的力學性質、幾何性質有關，隨縱向載荷比增大而減小，隨長寬比增大而減小，隨彎曲剛度增大而增大，隨頂板寬度增大而減小；堅硬頂板不易失穩，工作面傾向較寬時容易失穩，水平應力比較大時穩定性不好。隨工作面不斷向前推進，頂板越來越不穩定。

關鍵詞：四邊簡支頂板；頂板穩定性；采空區；臨界載荷

引言

煤礦采空區頂板穩定性一直是學術界和采礦工程界十分關注的難點問題。傳統的頂板分析方法均是將頂板簡化為巖梁。近三十年來將江板力學理論引入到采空區頂板變形特性研究中，實現了從梁到板的過渡。王紅衛等[1]以大同礦務局四老溝煤礦8402工作面為工程背景，建立彈性薄板組的力學模型，應用數值模擬技術研究該模型的撓曲和應力分布。唐曉玲、葉明亮[2]在用薄板理論分析白臘坪煤礦K13煤層頂板的應力分布規律的基礎上，根據最大拉應力強度理論建立了頂板初次及周期來壓步距的計算式，利用該計算式在現場實施頂板來壓預報。姜福興[3]研究了堅硬頂板采場薄板力學解的可行區域，作出了實用的工程判斷圖，并導出了四種邊界條件板的厚化系數表達式。目前的研究成果大部分都是考慮橫向載荷作用下的頂板小撓度彎曲問題。縱向載荷共同作用下的采空區頂板穩定性研究，尚未見文獻報道。

文章同時考慮雙縱向載荷作用，基于薄板屈曲理論，研究采空區頂板穩定性問題。研究成果將為揭示頂板沖擊地壓的發生機理奠定理論基礎。

1 計算模型的建立

3 結束語

針對采空區頂板穩定性問題，采用薄板力學理論，研究了四邊簡支頂板在雙縱向載荷作用下的壓曲問題。綜上可得：

（1）縱向載荷作用下，當滿足一定條件時，采空區頂板將會發生壓曲，處于非穩定平衡狀態。

（2）采空區頂板壓曲的臨界載荷與頂板的力學性質、幾何性質有關，隨縱向載荷比a增大而減小，隨長寬比？孜增大而減小，隨彎曲剛度D增大而增大，隨頂板寬度b增大而減小。

（3）堅硬頂板不易失穩，工作面傾向較寬時容易失穩，水平應力比較大時穩定性不好。

（4）隨工作面不斷向前推進，頂板越來越不穩定。

參考文獻

[1]王紅衛，陳忠輝，杜澤超，等.彈性薄板理論在地下采場頂板變化規律研究中的應用[J].巖石力學與工程學報，2006，25（增2）：3769-3774.

[2]唐曉玲，葉明亮.薄煤層堅硬頂板的薄板理論分析及來壓預報[J].礦山壓力與頂板管理，2003，（2）：89-92.

[3]姜福興.薄板力學解在堅硬頂板采場的適用范圍[J].西安礦業學院學報，1991，（2）：12-19.

摘 要：針對采空區頂板穩定性問題，采用薄板力學理論，研究了四邊簡支頂板在雙縱向載荷作用下的壓曲問題。縱向載荷作用下，當滿足一定條件時，采空區頂板將會發生壓曲，處于非穩定平衡狀態。結果表明：采空區頂板壓曲的臨界載荷與頂板的力學性質、幾何性質有關，隨縱向載荷比增大而減小，隨長寬比增大而減小，隨彎曲剛度增大而增大，隨頂板寬度增大而減小；堅硬頂板不易失穩，工作面傾向較寬時容易失穩，水平應力比較大時穩定性不好。隨工作面不斷向前推進，頂板越來越不穩定。

關鍵詞：四邊簡支頂板；頂板穩定性；采空區；臨界載荷

引言

煤礦采空區頂板穩定性一直是學術界和采礦工程界十分關注的難點問題。傳統的頂板分析方法均是將頂板簡化為巖梁。近三十年來將江板力學理論引入到采空區頂板變形特性研究中，實現了從梁到板的過渡。王紅衛等[1]以大同礦務局四老溝煤礦8402工作面為工程背景，建立彈性薄板組的力學模型，應用數值模擬技術研究該模型的撓曲和應力分布。唐曉玲、葉明亮[2]在用薄板理論分析白臘坪煤礦K13煤層頂板的應力分布規律的基礎上，根據最大拉應力強度理論建立了頂板初次及周期來壓步距的計算式，利用該計算式在現場實施頂板來壓預報。姜福興[3]研究了堅硬頂板采場薄板力學解的可行區域，作出了實用的工程判斷圖，并導出了四種邊界條件板的厚化系數表達式。目前的研究成果大部分都是考慮橫向載荷作用下的頂板小撓度彎曲問題。縱向載荷共同作用下的采空區頂板穩定性研究，尚未見文獻報道。

文章同時考慮雙縱向載荷作用，基于薄板屈曲理論，研究采空區頂板穩定性問題。研究成果將為揭示頂板沖擊地壓的發生機理奠定理論基礎。

1 計算模型的建立

3 結束語

針對采空區頂板穩定性問題，采用薄板力學理論，研究了四邊簡支頂板在雙縱向載荷作用下的壓曲問題。綜上可得：

（1）縱向載荷作用下，當滿足一定條件時，采空區頂板將會發生壓曲，處于非穩定平衡狀態。

（2）采空區頂板壓曲的臨界載荷與頂板的力學性質、幾何性質有關，隨縱向載荷比a增大而減小，隨長寬比？孜增大而減小，隨彎曲剛度D增大而增大，隨頂板寬度b增大而減小。

（3）堅硬頂板不易失穩，工作面傾向較寬時容易失穩，水平應力比較大時穩定性不好。

（4）隨工作面不斷向前推進，頂板越來越不穩定。

參考文獻

[1]王紅衛，陳忠輝，杜澤超，等.彈性薄板理論在地下采場頂板變化規律研究中的應用[J].巖石力學與工程學報，2006，25（增2）：3769-3774.

[2]唐曉玲，葉明亮.薄煤層堅硬頂板的薄板理論分析及來壓預報[J].礦山壓力與頂板管理，2003，（2）：89-92.

[3]姜福興.薄板力學解在堅硬頂板采場的適用范圍[J].西安礦業學院學報，1991，（2）：12-19.

摘 要：針對采空區頂板穩定性問題，采用薄板力學理論，研究了四邊簡支頂板在雙縱向載荷作用下的壓曲問題。縱向載荷作用下，當滿足一定條件時，采空區頂板將會發生壓曲，處于非穩定平衡狀態。結果表明：采空區頂板壓曲的臨界載荷與頂板的力學性質、幾何性質有關，隨縱向載荷比增大而減小，隨長寬比增大而減小，隨彎曲剛度增大而增大，隨頂板寬度增大而減小；堅硬頂板不易失穩，工作面傾向較寬時容易失穩，水平應力比較大時穩定性不好。隨工作面不斷向前推進，頂板越來越不穩定。

關鍵詞：四邊簡支頂板；頂板穩定性；采空區；臨界載荷

引言

煤礦采空區頂板穩定性一直是學術界和采礦工程界十分關注的難點問題。傳統的頂板分析方法均是將頂板簡化為巖梁。近三十年來將江板力學理論引入到采空區頂板變形特性研究中，實現了從梁到板的過渡。王紅衛等[1]以大同礦務局四老溝煤礦8402工作面為工程背景，建立彈性薄板組的力學模型，應用數值模擬技術研究該模型的撓曲和應力分布。唐曉玲、葉明亮[2]在用薄板理論分析白臘坪煤礦K13煤層頂板的應力分布規律的基礎上，根據最大拉應力強度理論建立了頂板初次及周期來壓步距的計算式，利用該計算式在現場實施頂板來壓預報。姜福興[3]研究了堅硬頂板采場薄板力學解的可行區域，作出了實用的工程判斷圖，并導出了四種邊界條件板的厚化系數表達式。目前的研究成果大部分都是考慮橫向載荷作用下的頂板小撓度彎曲問題。縱向載荷共同作用下的采空區頂板穩定性研究，尚未見文獻報道。

文章同時考慮雙縱向載荷作用，基于薄板屈曲理論，研究采空區頂板穩定性問題。研究成果將為揭示頂板沖擊地壓的發生機理奠定理論基礎。

1 計算模型的建立

3 結束語

針對采空區頂板穩定性問題，采用薄板力學理論，研究了四邊簡支頂板在雙縱向載荷作用下的壓曲問題。綜上可得：

（1）縱向載荷作用下，當滿足一定條件時，采空區頂板將會發生壓曲，處于非穩定平衡狀態。

（2）采空區頂板壓曲的臨界載荷與頂板的力學性質、幾何性質有關，隨縱向載荷比a增大而減小，隨長寬比？孜增大而減小，隨彎曲剛度D增大而增大，隨頂板寬度b增大而減小。

（3）堅硬頂板不易失穩，工作面傾向較寬時容易失穩，水平應力比較大時穩定性不好。

（4）隨工作面不斷向前推進，頂板越來越不穩定。

參考文獻

[1]王紅衛，陳忠輝，杜澤超，等.彈性薄板理論在地下采場頂板變化規律研究中的應用[J].巖石力學與工程學報，2006，25（增2）：3769-3774.

[2]唐曉玲，葉明亮.薄煤層堅硬頂板的薄板理論分析及來壓預報[J].礦山壓力與頂板管理，2003，（2）：89-92.

[3]姜福興.薄板力學解在堅硬頂板采場的適用范圍[J].西安礦業學院學報，1991，（2）：12-19.