火成巖侵入特厚煤層底煤巷頂板破壞規(guī)律及其控制研究.pdf

1、以大同礦區(qū)火成巖侵入特厚煤層后煤體力學(xué)性能劣化導(dǎo)致底煤巷時常發(fā)生坍塌冒頂災(zāi)害為工程背景,建立了煤礦常用矩形、半圓拱形2種斷面形式,火成巖不同侵入位置及范圍,不同應(yīng)力狀態(tài),共計1700個FLAC3D模型,進(jìn)行了頂板破壞規(guī)律的研究,得到以下主要結(jié)論:
　　(1)采用國際先進(jìn)的RBST原位強度剪切儀對火成巖侵入不同位置煤體進(jìn)行了原位強度測試,獲得侵入后硅化煤體的強度參數(shù),與侵入前相比,粘聚力、抗拉強度和內(nèi)摩擦角分別降低了52.4％、30

2、%和26.1%,室內(nèi)煤樣試驗也獲得類似結(jié)果。
　　(2)矩形巷道局部火成巖侵入時隨水平和垂直應(yīng)力的升高破壞面積主要發(fā)生在先前的完整煤體中,呈非對稱分布;單層侵入時,隨侵入層的上移破壞面積先增后降,距頂板表面2m時破壞最嚴(yán)重,超過4m后,影響較小,侵入層厚度的增加加劇了上述升降幅度的變化,高水平或垂直應(yīng)力下,頂板破壞面積分別呈“正梯形”和“矩形”,最大破壞深度達(dá)3.5m。
　　(3)直墻半圓拱巷道局部火成巖侵入時水平應(yīng)力作用下

3、,硅化煤附近破壞嚴(yán)重,垂直應(yīng)力作用下,規(guī)律與矩形巷道類似;單層侵入時,頂板破壞面積隨侵入層的上移而呈四次函數(shù)降低,大于3m后,侵入層位置對破壞面積影響極小,高應(yīng)力環(huán)境中,破壞范圍分布較矩形巷道均勻,拱頂和拱腳破壞深度稍大,為1.87m。
　　(4)局部火成巖侵入影響的特厚煤層巷道頂板冒落破壞的根本原因是應(yīng)力分布的非均勻性和常規(guī)支護(hù)設(shè)計的等強性,采用“均壓非等強”原理進(jìn)行支護(hù)設(shè)計能較好地解決該類頂板的穩(wěn)定性控制問題。對于單層火成巖侵