坚硬顶板切顶成巷结构演化与稳定控制机理

作者

杨红运李勇刘延保曹树刚潘瑞凯王辉王波陈相赵小龙
单位

重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室中国石化胜利油田分公司
摘要

为深入了解坚硬顶板切顶成巷结构演化过程及稳定控制机理,采用物理试验、连续-非连续介质模拟试验、力学分析开展研究。结果表明:切割顶板在采空区侧形成长悬臂梁结构,切割端首先旋转下沉,未切割端首先破断,当切割端顶板触底后,切割顶板沿中部断裂;切顶扰动对采空区顶板结构的影响主要集中在切割顶板岩层,对上覆岩层结构影响较小;切割顶板在巷道上方形成短悬臂梁结构,进一步变形后在煤体深部产生垂直张拉裂缝,然后向采空区旋转变形,并与采空区垮落切割顶板接触,形成平衡结构;切顶高度及切顶角参数对平衡结构的力学作用有较大影响,当切顶角增加到一定值时,平衡结构关键点之间的作用力比较接近,可满足不同部位的顶板岩体协调变形。
关键词

坚硬顶板切顶成巷结构演化稳定控制
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金青年科学基金项目（51904043,51911530152）；重庆市技术创新与应用示范（社会民生类）一般项目（cstc2018jscx-msybX0067）；重庆市自然科学基金项目（cstc2020jcyj-msxmX0570）；煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室自主课题项目（2011DA105287-MS201903）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（2020CDJQY-A046）；
文章目录

1 近距离煤层切顶成巷物理试验
1.1 试验矿井概况
1.2 试验结果
2 坚硬厚顶板切顶数值模拟试验
2.1 数值试验煤层地质条件
2.2 数值试验模型
2.3 顶板断裂垮落结构演化
3 巷道顶板自稳力学模型
3.1 模型平衡控制力分析
3.2 力学结构模型求解
4 结论
引用格式

杨红运,李勇,刘延保,曹树刚,潘瑞凯,王辉,王波,陈相,赵小龙.坚硬顶板切顶成巷结构演化与稳定控制机理[J].采矿与安全工程学报,2021,38(04):766-773.