坚硬顶板初次垮落中的能量转化及释放研究

为了研究坚硬顶板岩梁的破裂及演化规律,基于能量法分析坚硬顶板岩梁初次垮落时的能量种类及其转化。应用弹-脆性双支梁模型分析基本顶岩梁破裂过程中能量的种类,并计算储存积聚的能量和释放的能量。储存积聚的弹性势能一部分转化为辐射能和热能,这部分能量等价于岩石破裂克服抗拉强度所耗散的能量,另一部分弹性势能将转化为破裂岩块所释放的动能。根据能量守恒定律,给出基本顶单一裂纹破裂的能量判据,并计算能量释放率。通过分析可知,基本顶岩梁储存积聚的弹性势能随上覆岩层重量及开采距离的增大而增大,随基本顶高度的增加而减小;能量释放率与岩梁的抗拉强度、岩梁的厚度成正比,与裂纹扩展速度的平方成正比。