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性能劣化導致底煤巷時常發(fā)生坍塌冒頂災害為工程背景,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,不同應力狀態(tài),共計1700個FLAC3D模型,進行了頂板破壞規(guī)律的研究,得到以下主要結論:
　　(1)采用國際先進的RBST原位強度剪切儀對火成巖侵入不同位置煤體進行了原位強度測試,獲得侵入后硅化煤體的強度參數,與侵入前相比,粘聚力、抗拉強度和內摩擦角分別降低了52.4％、30

2、%和26.1%,室內煤樣試驗也獲得類似結果。
　　(2)矩形巷道局部火成巖侵入時隨水平和垂直應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,高水平或垂直應力下,頂板破壞面積分別呈“正梯形”和“矩形”,最大破壞深度達3.5m。
　　(3)直墻半圓拱巷道局部火成巖侵入時水平應力作用下

3、,硅化煤附近破壞嚴重,垂直應力作用下,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降低,大于3m后,侵入層位置對破壞面積影響極小,高應力環(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力分布的非均勻性和常規(guī)支護設計的等強性,采用“均壓非等強”原理進行支護設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