• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理及控制技术研究
  • 89
  • 作者

    郭志飚赵元欣杨东山高敬威尹松阳蒯孝辉

  • 单位

    中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

  • 摘要
    针对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形大不易支护的问题,以棋盘井煤矿东区11101工作面运输顺槽为工程背景,探究跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理,研究“切顶卸压+恒阻锚索”支护对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形的控制效果。建立力学分析模型研究断层及切顶卸压自成巷顶板各相关参数对巷道直接顶应力的影响,将切顶卸压自成巷顶板变形过程划分为四个阶段,研究巷道顶板各阶段及总垂直位移量计算方法并给出计算公式,并将相关参数代入公式求解跨断层切顶卸压自成巷顶板垂直位移量;利用3DEC数值模拟软件建立跨断层切顶卸压自成巷数值计算模型,研究断层附近巷道顶板应力应变演化规律及恒阻锚索控制效果,研究结果表明:数值模拟上下盘巷道顶板变形数据与理论分析所得数据结果误差分别为1.14%、4.04%;恒阻锚索能够有效减小巷道顶板变形,与未使用恒阻锚索模型相比,上盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至16.8%,下盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至50.7%;上下盘巷道顶板在工作面回采过巷道测点断面过程中出现不同程度的应力集中,其中上盘巷道顶板的垂直应力集中值大于下盘巷道,分别为5.72MPa和4.48MPa;恒阻锚索通过减缓断层附近巷道顶板变形速率,待巷旁碎石帮充填完成后与碎石帮共同对巷道顶板变形进行控制;将11101工作面运输顺槽围岩位移监测数据与理论模型计算结果相比较,误差均在10%以内,证明“切顶卸压+恒阻锚索”支护方式对跨断层巷道顶板变形具有良好的控制效果。
  • 关键词

    切顶卸压跨断层开采3DEC顶板变形应力应变演化恒阻锚索

  • 文章目录
    1 引言
    2 工程概况
    3 跨断层巷道顶板变形机制分析
    3.1 跨断层切顶卸压自成巷直接顶所受应力
    3.1.1 巷道走向方向断层对直接顶应力影响
    3.1.2 工作面倾向方向断层对直接顶应力影响
    3.1.3 跨断层巷道上下盘直接顶应力
    3.2 巷道顶板垂直位移量求解
    3.2.1 切顶卸压自成巷顶板变形过程
    3.2.2 切顶卸压自成巷顶板垂直位移量计算
    4 跨断层切顶卸压自成巷数值分析
    4.1 数值计算模型建立
    4.2 跨断层切顶卸压自成巷顶板变形规律分析
    4.3 跨断层切顶卸压自成巷顶板应力演化规律
    4.4 非恒阻锚索支护对比模型
    5 现场工程实践
    5.1 巷道补强支护布置
    5.2 围岩变形规律
    6 结 论
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