大倾角工作面上下端头采动顶板非对称失稳力学机理及实证研究

采矿与安全工程学报
网络首发时间：2024-12-11 10:27:05

作者

张炜胡阳朱乐章曹林超赵
单位

中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室中国矿业大学矿业工程学院淮北矿业股份有限公司安徽省亳州煤业有限公司袁店二井煤矿
摘要

大倾角工作面上下端头采动顶板非对称失稳破坏往往给工作面的安全生产带来严峻挑战。本文以袁店二井煤矿7276大倾角工作面为工程实例，通过UDEC数值模拟证实了大倾角工作面上下端头采动顶板“砌体梁”结构的存在，并基于采场“砌体梁”理论，构建了大倾角工作面上下端头顶板“砌体梁”结构力学模型，分析了“砌体梁”结构“滑落-回转”稳定性，推导了上下端头顶板结构抗滑落能力(Su、Sd)与抗回转能力(Ru、Rd)表达式，确定了不同失稳模式下支架所受载荷计算方法。在此基础上，判别了7276大倾角工作面“上端头顶板滑落失稳、下端头顶板回转失稳”模式，现场实测得出上端头支架工作阻力（平均38.9 MPa）沿工作面倾向呈均匀分布，下端头支架工作阻力（最大36.75 MPa）沿工作面倾向呈“抛物线”型增长，实测数据约是理论分析结果的0.82～0.95倍，验证了大倾角工作面上下端头顶板非对称失稳力学机理分析的合理性。研究成果可为大倾角工作面采动顶板控制提供理论指导。
关键词

大倾角工作面 “砌体梁”结构非对称失稳支架载荷分布现场实证
文章目录

1 大倾角工作面采动顶板结构演化特征
2 上下端头顶板“砌体梁”结构力学模型
3 “砌体梁”结构“滑落-回转”失稳判据
3.1 “砌体梁”结构滑落失稳
3.2 “砌体梁”结构回转失稳
3.3 支架所受载荷分布特征
4 现场工程实例验证
4.1 端头顶板失稳形式判定
4.2 上下端头顶板压力大小与分布规律
4.2.1 上端头顶板
4.2.2 下端头顶板
4.3 支架工作阻力现场实测
5 结论
引用格式

张炜,胡阳,朱乐章,等.大倾角工作面上下端头采动顶板非对称失稳力学机理及实证研究[J/OL].采矿与安全工程学报,1-13[2024-12-11].http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1760.TD.20241210.1629.002.html.