机械施工动荷载-采空区顶板失稳判据

李玉飞，叶义成,2，胡南燕，罗斌玉，胡盛栋，元宙昊

(1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081；2.湖北省工业安全工程技术研究中心，湖北 武汉 430081)

由于历史原因的影响，我国一些露天矿区形成了大量采空区[1-3]。采空区作为潜在的地质灾害之一，影响矿山的正常生产作业活动。随着露天开采的进行，护顶厚度的不断减小，当采空区上方有作业的采运、挖掘等机械施工荷载时，顶板容易发生垮落、塌陷等突发性灾害[3-5]，威胁采空区上方作业人员和采掘设备的安全。因此，准确判断机械施工荷载作用下采空区顶板失稳条件是保障露天矿安全生产的重要工作。

目前，学者大多通过数值模拟、理论分析等手段，对不同外部荷载作用下矿山空区顶板稳定性问题开展了一些研究。张建文等[2]将机械施工荷载拟为均布力，采用数值模拟分析了不同开挖高程下机械施工静荷载对采空区顶板的影响；王树仁等[3]将施工机械设备视为集中简谐动荷载，基于厚板理论研究了动荷载作用下采空区顶板应力和挠度的变化规律；邹友峰等[6]基于突变理论，建立了建筑荷载作用下采空区顶板岩梁失稳的突变模型，获得了采空区顶板岩梁保持稳定的临界条件；Nie等[7]考虑断层错动情况，通过数值模拟分析了高速公路路面下伏采空区塌陷、变形特征；李建新等[8]视列车为移动的恒定荷载，分析了列车对采空区顶板岩层应力的影响；江学良等[9]将车辆荷载简化为移动的简谐力，采用梁理论研究了车辆荷载作用下地下硐室顶板的动力响应；……