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作者
龚鹏马占国和泽欣徐敏陈韬
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单位
中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿业大学力学与土木工程学院
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摘要
针对综采矸石充填工作面沿空留巷围岩控制难题,采用数值模拟、理论分析、现场实测等手段,研究矸石充填沿空留巷岩层结构演化特征和载荷传递机制。分析巷旁支护体宽度、柔性层厚度等关键结构参数对巷旁支护水平变形、工作阻力和能量演化的影响规律。结果表明:顶板“大结构”的回转变形特征主要由充填区压实力学特性决定。基本顶结构性回转造成的岩层下沉以“给定变形”的方式施加于留巷“小结构”。巷旁支护体上部设置柔性层可达到适应基本顶“给定变形”的目的;合理的巷旁工作阻力能够限制直接顶离层、剪胀等附加变形,同时避免充填区破碎矸石在顶板高应力作用下的侧向流动。巷旁支护体弹性应变能密度与柔性层厚度呈负相关关系,弹性应变能在充填区侧的积聚反映了该区域的主要承载作用,弹性应变能的积聚程度为巷旁支护状态评价和参数优化提供必要依据。
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关键词
沿空留巷结构演化巷旁支护能量
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基金项目(Foundation)
国家重点研发计划项目(2019YFC1904304);国家自然科学基金项目(52104107,U22A20598);江苏省青年基金项目(BK20200634);
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文章目录
1 充填沿空留巷数值模拟方案设计
1) 试验区工程地质条件
2) 数值模型参数
3) 变量参数设计
2 充填沿空留巷围岩结构变形机理
2.1 充填沿空留巷岩层“大结构”变形规律
1) 充填区承载规律
2) 顶板载荷传递规律
3) 顶板岩层变形规律
2.2 矸石充填沿空留巷围岩“小结构”稳定性控制
1) 柔性层厚度对“小结构”变形的影响
2) 巷旁支护宽度对“小结构”变形的影响
3) 充填沿空留巷巷旁支护体能量演化
3 矸石充填沿空留巷现场实测
3.1 充填沿空留巷围岩结构稳定性控制原则
1) 充填沿空留巷岩层“大结构”控制
2) 受采动影响的留巷直接顶、两帮等近场围岩“小结构”协调变形控制
3) 巷旁支护体结构稳定性控制
3.2 矸石充填沿空留巷围岩控制实践
1) 采空区充填工艺参数
2) 巷旁支护材料
3) 巷旁支护方案
4) 充填沿空留巷变形观测
4 结论与展望
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引用格式
龚鹏,马占国,和泽欣等.矸石充填工作面沿空留巷围岩结构演化机理[J].采矿与安全工程学报,2023,40(04):764-773+785.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0053.
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