顶煤成拱机理的数值模拟研究

在分析支架后上方顶煤及直接顶破碎、冒落特性和运动准则的基础上,建立了放顶煤的离散元数值模拟模型。从煤岩块体运动特性和接触力场演化规律2个方面论述了顶煤架后成拱机理:1)顶煤成拱的运动学机理为:在放煤口上方存在一个顶煤运动高速区,其两侧块体的运动速度较小,局部顶煤块体在放煤口两侧产生"淤积",从而在放煤口上方形成不稳定接触力拱,造成放煤口附近顶煤运移速度减小,当更高层位的大块顶煤涌向放煤口时,容易产生挤压成拱;2)顶煤成拱的力学机理为:散体顶煤的放出过程,可以看做是接触力拱不断形成和破坏的过程,当上位接触压力大于成拱块体间由挤压而产生的摩擦阻力时,接触力拱破坏,否则,形成稳定的接触力拱,堵塞放煤口。现场观测验证了上述理论分析。