为了研究预裂切顶对空区矸体垮落的影响,以柠条塔煤矿厚煤层切顶成巷为工程背景,进行了现场工程试验.根据矸体垮落特征,建立了以基本顶结构断裂步距、顶板岩层垮落滞后性、矸体尺寸、碎石帮充填率及矸体碎胀稳定性为判析参量的表征体系,探究了空区矸体垮落对切顶效果的响应规律,认为提高切顶强度有利于增大来压步距、提高碎石帮充填率、减小矸体稳定距离;增强切顶效果可减小采空区顶板与巷道顶板间的层内黏聚力,加快顶板垮落速度和减小矸块尺寸;增加切顶高度可增大来压步距、提高碎石帮充填率、减小垮落滞后空间和稳定距离.研究结果表明:单孔装药量由1.2kg增加至1.6kg后,平均来压步距增大了约3m,碎石帮充填率增加了约5%,空区矸体稳定距离减小了约20m;当装药量继续增大至2.8kg后,来压步距再次增加了约30%,碎石帮充填率增加了约4%,空区矸体稳定距离减小了约9m.此外,采空区矸体垮落具有明显的切顶高度效应,当切顶高度由7.5m增加至设计高度9.0m后,平均来压步距增加了约2.3m,碎石帮充填率增加了约3.35%,空区矸体稳定距离减小了约23%,但继续增加切顶高度,各参量变化不再明显.

国家自然科学基金资助项目(51674265；51574248)；