工作面顶板变形影响因素的数值模拟分析

李亮宇 付玉平 谢建林

（太原科技大学 环境与安全学院，山西 太原030024）

煤炭在国民经济的建设发展中占有重要的战略地位[1]，2020 年全国生产煤矿年产量为377100 万吨，在产的千万吨级大型煤矿43 个，煤炭产能合计为70025 万吨，占全国总量的20.06%。千万吨级大型矿井，其采高、采煤工作面长度等会随之增大，对于这种工作面采高增加、工作面长度增大的高强度开采条件下，工作面顶板下沉规律等相关问题，目前研究较少。另一方面，国内许多矿井已经面临或者即将面临上组煤已采空，将转入下组煤开采，开采煤层埋深随之增大，高强度开采时，对工作面顶板结构变形将产生一定影响。因此分析不同采高、埋深、工作面长度条件下，工作面顶板变形的新特点，在实现安全生产的前提下，保证矿井生产的高产高效进行，达到指导开采实践的目的。

杨敬虎博士[2]等针对高强度开采工作面矿压显现复杂，容易发生冒顶等灾害，运用薄板理论，推导出不同面长下顶板断裂步距的计算公式。

杨胜利博士[3]等针对高强度开采工作面煤岩灾变的特征，分析高强度开采条件下，煤岩变形破坏分布特征。

张金山教授[4]等针对厚煤层综采工作面，对相同地质条件下不同采高进行模拟分析，得出确定合理的采高是保证顶板稳定的重要因素。

杨双锁[5]等研究者根据正交试验的原理，采用有限元分析法分析了采场顶板稳定性的分类方案。

李东勇、黄达、翟英达[6-8]等分别对工作面顶板变形和顶板的下沉量等方面进行了研究。……