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采场顶板关键层“横U-Y”型周期破断特征的试验研究
引言
采场顶板破断是矿山采矿作业中一个常见的问题，尤其是在深部和超深部矿山，煤矿等高应力地质条件下，顶板破断频率、严重程度和危害程度都相当高。因此，研究采场顶板的破断机理和特征对于保障矿山生产和安全非常关键。本文以采场顶板关键层“横U-Y”型周期破断特征的试验研究为研究对象，通过试验测试和实际检测，探究并分析这种特征在采场顶板破断过程中的作用和影响。
试验研究
试验研究采用模拟采矿采场的人工试验模拟方法，对采场顶板“横U-Y”型周期破断特征进行了试验研究。试验采用了真实的工程岩质进行模拟，选择了两种不同的采场顶板厚度和不同地质构造中的采场顶板进行测试。在试验中，采取了岩石物理检测技术、声学波检测技术、应力检测技术等多种测量手段，对采场顶板破断过程中的各种特征和参数进行了详细记录和分析。
试验结果显示，采场顶板关键层“横U-Y”型周期破断特征在采场顶板破断过程中起着重要的作用。具体来说，这种特征可以明显地影响采场顶板的破断时间、破断位置和破断形态等关键参数。此外，试验还显示出，这种破断特征还会导致采场顶板破断后的裂缝和断裂带形成一定的“横U-Y”型周期分布，进一步加强了顶板破断的危害程度和难度。
分析与讨论
通过试验研究发现，采场顶板关键层“横U-Y”型周期破断特征与地质构造密切相关。具体来说，这种特征主要出现在砂岩、页岩、泥岩、灰岩等类似岩石中，而在花岗岩、玄武岩等岩石中则很少出现。这种特征的产生机理与岩石的变形和裂纹扩展规律密切相关，随着岩石应力的不断加大和堆积，岩石内部的裂缝和断裂带会逐渐形成“横U-Y”型分布，增加了顶板破断的难度和危害程度。
此外，试验还揭示了“横U-Y”型周期破断特征与采场顶板破断时的应力集中效应密切相关。具体来说，这种特征会导致采场顶板破断后的应力集中效应明显增加，使得顶板破断的位置更加集中和难以控制，增加了采场顶板破断事故的发生几率。
结论
采场顶板关键层“横U-Y”型周期破断特征是影响采场顶板破断危害程度的重要因素，在煤矿、金属矿山等高应力地质条件下，应引起矿山生产者和安全管理部门的重视。通过本次试验研究，可以更好地了解和掌握这种特征在采场顶板破断过程中的作用和影响，为矿山生产和安全管理提供更加准确的基础数据和科学依据。未来的研究可以进一步探究和验证这种特征在不同地质条件下的差异以及变化规律，以进一步提升矿山安全生产管理和工程设计水平。