缓倾斜煤层无煤柱切顶成巷切缝角度及位置研究

杨舒冰¹，王梅¹，杨永康²，王晨龙³

1. 太原理工大学 矿业工程学院

2. 太原理工大学 原位改性采矿教育部重点实验室

3. 太原理工大学 机械与运载工程学院

摘　要：切顶卸压自成巷无煤柱开采是综采工作面实现连续生产、快速衔接、提高煤炭采出率的重要采煤工艺，能有效避免矿井发生重大地质灾害事故，是煤矿可持续发展的方向之一，其中切缝关键参数对留巷围岩稳定性具有较大影响。为控制工作面开采后沿空留巷围岩的变形量，保证巷道结构的稳定性，以青云煤矿020201工作面为工程背景，分析其缓倾斜煤层切顶成巷特点，提出两种切缝角度确定方法，同时结合现场生产条件研究了切缝位置对切顶卸压沿空留巷稳定性的影响。研究结果表明：切缝角度及切缝位置的选择影响留巷顶板的运移特征，依据岩层垮落角确定了2.7°切缝角度，并得出在挡矸墙采空区侧进行切顶时，切缝可切断采空区顶板压力向留巷上方传递荷载的路径，弱化了顶板断裂活动对留巷的影响，有利于实现留巷围岩控制的目的；现场矿压监测结果表明，在采动作用下，采用合理的锚网支护可形成稳定结构，切顶卸压效果明显，对于切顶成巷技术在缓倾斜煤层开采中的推广应用具有借鉴意义。

关键词：缓倾斜煤层；切顶成巷；切缝角度；切缝位置；围岩控制

基金项目：山西省应用基础面上基金资助项目(20210302123124)；山西省应用基础青年基金资助项目(201901D211066)

杨舒冰，王梅，杨永康，等. 缓倾斜煤层无煤柱切顶成巷切缝角度及位置研究[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2023，5(5)：053011.

YANG Shubing，WANG Mei，YANG Yongkang，et al. Study on the dip angle of borehole and position of roof cutting for gob-side entry retained by roof pre-fracturing in gently inclined coal seam[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2023，5(5)：053011.

缓倾斜煤层无煤柱切顶成巷切缝角度及位置研究

1　工程背景

2　切缝关键参数选取

　2.1　关键技术参数分析

　2.2　切缝角度确定

　　2.2.1　基于煤层倾角确定切缝角度

　　2.2.2　基于垮落角确定切缝角度

　　2.2.3　切缝角度分析

　2.3　切缝位置确定

　2.4　数值模拟方案

3　切缝效应分析

　3.1　模型建立

　3.2　不切顶采场覆岩垮落特征

　3.3　不同切顶方案采场覆岩垮落特征

　　　(1)方案1：在挡矸墙留巷侧切顶，切缝角度2.7°

　　　(2)方案2：在挡矸墙留巷侧切顶，切缝角度10.0°

　　　(3)方案3：在挡矸墙采空区侧切顶，切缝角度2.7°

　　　(4)方案4：在挡矸墙采空区侧切顶，切缝角度10.0°

4　工程应用效果分析

　4.1　巷道支护

　4.2　矿压监测设计

　4.3　矿压监测结果分析

　　4.3.1　工作面液压支架压力

　　4.3.2　巷道顶底板移近量

　　4.3.3　顶板离层量

　　4.3.4　恒阻锚索受力

5　结　论

作者简介：杨舒冰(1996—)，女，河南商丘人，硕士研究生，主要从事无煤柱开采及巷道支护技术等方面的研究工作。

　　E-mail：18406599736@163.com

通信作者：王梅(1970—)，女，山西太原人，副教授，博士，主要从事黄土的结构特性及工程性质、环境岩土工程、地下工程施工方法以及地基处理等领域的研究。

　　太原理工大学土木系岩土工程专业博士毕业，曾在美国乔治亚理工大学土木系访问学习一年。1998年开始在太原理工大学执教。

　　主讲课程包括：土力学、工程地质学、地下工程专业英语、钢筋混凝土结构、地下工程稳定性控制、房屋建筑学、建筑施工，桩基工程等。

　　E-mail：wangmei@tyut.edu.cn

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