煤层顶底板破坏深度计算

煤层底板破坏深度计算目前，国内外对底板破坏深度的讨论已经有许多种方法，本次讨论主要是运用弹塑性力学方法结合莫尔—库仑（Mohr-Coulomb）强度理论，依现场观测数据为依据，辅助进行计算机数值模拟，综合计算显德汪矿 9#煤层底板岩体受采动影响的最大破坏深度，并提出该矿区 9#煤层底板破坏深度的经验公式，为企业的安全开采提供科学依据。底板岩体破坏带空间分布形态许多学者对煤层底板采动影响规律进行了讨论，提出了煤层底板岩体采动带的空间分布形态。6.1.1 近水平煤层煤层回采后，其顶板以冒落角 ψ 向上冒落，最终形成顶板中部冒落的比较充分，采空区在中部充填较密实，而在采空区两侧顶板冒落得最不充分，充填不实（图 6-1）。煤层底板在采空区两侧有较大的自由空间，在地应力作用下，底板岩体能够充分膨胀，产生较多的采动裂隙，近水平煤层在采动边缘下方附近岩体的破坏深度最大。图 6-1 煤层顶板岩体冒落示意图煤层底板中破坏带的形态也可用计算的方法得出。考虑到底板岩体的受力状态，以图 6-2 中的 X1XI剖面作为计算模型，作用在弹性表面某一局部面积上的力系，被作用在同一局部面积上的另一静力等效力系所代替，则载荷的这种重新分布，只在离载荷作用很近的地方才使应力的分布发生显著变化，在离载荷较远处影响微小。图 6-2 中的 X1XI 剖面的应力分布图形可采纳等效模型（图 6-3）代替。图 6-2 中等效应力 q＝(n+1)P0/2，作用宽度为工作面端部至应力峰值距离（xa）的ABOΨΨ 图 6-2 长壁工作面支承压力分布图图 6-3 底板上应力简化示意图（P0─原始应力）2 倍，即 L＝2 xa。煤层底板内岩体自重产生的应力为 γz，在平面应变状态中，前支撑压力采空区侧面岩层支撑压力由于支撑压力在拐角处重叠面造成的尖峰压力X1X1X2X2采空区内地层荷载的再分布工作面推进方向XXZYY剖面在0.4h范围内有80%的地面沉陷覆盖层承载力（p）冒落的采空区X1X1剖面X2X2剖面3～10m或0.015h单一盘区的明显作用界限通常为60mh=埋深1～3m0.3～0.4hPPPYP0zMσ1σ3底板岩体任意点 M 的主应力为： （6-1） （6-2） （6-3）在 多 向 应 力 作 用 下 ， 岩 体 发 生 破 坏 时 服 从 Mohr-Coulomb 破 坏 准 则 ， 即 σ1-Kσ3＝Rc，将（6-1～6-3）式代入上式后，得： （6-4） 式中：Rc─岩体的单轴抗压强度；γ─岩体的容重。 （6-5）式中：─底板岩体内摩擦角。 （6-6） 根据公式（6-4）计算得出的煤...