砌块充填沿空留巷底鼓大变形机理及综合控制技术

作者

于光远王炯孙晗马新根潘志福
单位

中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院华能煤炭技术研究有限公司
摘要

底鼓是沿空留巷常见的问题之一，为解决填沿空留巷底鼓问题，以发耳煤矿砌块充填沿空留巷为工程背景，采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法研究沿空巷道底鼓的变形特征、力学机理并提出综合控制技术。研究结果表明：沿空巷道的底鼓主要发生在一次采动期间，底板变形随着工作面的推进呈现变加速度加速变形、变加速度减速变形和恒加速度减速变形3个阶段演化过程；留巷过程中，实体煤帮及砌块墙体部位的垂直应力导致其下方岩层发生塑性滑动而产生水平应力，水平应力推动巷道底板岩层产生三角滑移区，继而发生底鼓；巷道底板的最大破坏深度及塑性滑移有效推动力均与实体煤帮、砌块墙体部位的垂直应力大小成正比，因此采动引起的留巷两帮垂直应力是导致底鼓的根本原因；基于这一底鼓特性，提出“切顶卸压+柔性让压+补强锚索控顶+双控锚杆控帮”一体化底鼓大变形综合控制技术并进行工程试验，现场监测结果表明，该技术底鼓控制效果良好。
关键词

沿空留巷底鼓力学机理控制技术
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目（52074300）；中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目（SKLGDUEK2020）；
文章目录

1 工程背景
1.1 地质条件
1.2 留巷工艺简述
2 沿空巷道底板变形规律
3 沿空巷道底鼓机理分析
3.1 理论分析
3.1.1 沿空巷道底板载荷分布特征
3.1.2 沿空巷道底板应力传递过程
3.2 数值模拟
3.2.1 数值计算模型
3.2.2 模拟结果分析
4 沿空巷道底鼓综合控制
4.1 控制思路
4.2 方案设计
1) 切顶卸压参数设计。
2) 柔性让压参数设计。
3) 双控锚杆参数设计。
4) 补强锚索参数设计。
4.3 底鼓控制效果分析
5 结论
引用格式

于光远,王炯,孙晗,马新根,潘志福.砌块充填沿空留巷底鼓大变形机理及综合控制技术[J].采矿与安全工程学报,2022,39(02):335-346.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0147.
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