陈冬冬，武毅艺，谢生荣，何富连，孙耀辉，石松豪，蒋再胜

(中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院，北京 100083)

一侧采空条件下，采场基本顶板结构在实体煤区与煤柱区上覆的实际破断位态及变化模式(位置、顺序、形态等)对采场顶板灾害预警、沿空巷道位置选择、停采工作面合理位置确定[1-2]及近距离煤层的遗留煤柱覆岩结构特征与失稳条件[3-4]研究等方面具有重要理论意义和实际价值。

一直以来，科技工作者主要从理论计算、相似模拟、数值计算及现场实测等方面研究覆岩的破断规律，如固支边、简支边及考虑煤体基础可变形条件下的顶板梁[1,5]及板[6-14]的破断扰动规律，其中理论研究是量化分析并解决采矿工程问题的重要方法之一。

理论研究的关键是力学模型的载体及边界条件，通常根据研究问题的需要及计算的难易程度来决定构建力学模型的类别。而对于基本顶板结构破断规律的研究，尤其是对一侧采空条件下基本顶板结构力学模型的研究主要有“实体煤侧固支+煤柱侧简支梁模型”、“三边固支+一侧简支板模型”[1,11]及“三边弹性基础边界+一侧煤柱支撑板模型”[15-17]，该类研究所得结论不断推进了对一侧采空条件下基本顶在实体煤和煤柱侧破断规律的深入认识，在理论和实践指导上均有进步意义。

然而，梁模型无法研究全区域的破断位态，所以局限性较大；对于传统的固支板模型，由于基本顶下伏的支撑基础——煤体的刚度小于基本顶的刚度数倍，远无法严格满足固支边界，所以无法研究基本顶深入煤体及煤柱破断的实际特征，缺陷较大；……