1100m埋深沿空留巷堅(jiān)硬頂板主動(dòng)卸壓控制研究.pdf

1、本文采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究了沿空留巷基本頂破斷及其對(duì)留巷圍巖小結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律,分析了預(yù)裂爆破后堅(jiān)硬頂板結(jié)構(gòu)的形成與穩(wěn)定,模擬了預(yù)裂爆破對(duì)留巷圍巖的卸壓效果,提出了堅(jiān)硬頂板預(yù)裂爆破與圍巖控制方案。工業(yè)性試驗(yàn)取得成功,主要成果如下:
　　(1)提出了沿空留巷基本頂四種可能的破斷位置,通過(guò)理論計(jì)算確定了基本頂不同位置的最大彎矩。結(jié)果表明:非堅(jiān)硬頂板條件下,基本頂破斷一般發(fā)生在墻體外側(cè)或?qū)嶓w煤上方;堅(jiān)硬頂板的

2、破斷只發(fā)生在實(shí)體煤上方。
　　(2)理論計(jì)算并對(duì)比分析了非堅(jiān)硬頂板和堅(jiān)硬頂板條件下不同因素對(duì)留巷小結(jié)構(gòu)變形的影響:基本頂破斷位置越靠近煤壁、關(guān)鍵塊體長(zhǎng)度越長(zhǎng)實(shí)體煤幫和墻體變形越小,反之越大;實(shí)例分析的堅(jiān)硬頂板條件下充填墻體和實(shí)體煤幫變形分別是非堅(jiān)硬頂板時(shí)的4倍和2.5倍,因此應(yīng)該采取人為干預(yù)措施。
　　(3)提出了預(yù)裂爆破后基本頂兩種結(jié)構(gòu)形式和三種受力模型,計(jì)算了不同受力條件的巷旁支護(hù)阻力。兩種結(jié)構(gòu)包括鉸接與切落;墻外鉸接時(shí)

3、破斷塊體對(duì)頂板側(cè)向邊界有壓力作用;墻外切落時(shí)破斷巖層與頂板側(cè)向邊界無(wú)力學(xué)聯(lián)系;基本頂二次破斷時(shí)垮落塊體對(duì)原位基本頂有支撐作用,對(duì)墻體形成保護(hù)。
　　(4)通過(guò)分析形成鉸接結(jié)構(gòu)的幾何條件與平衡條件,認(rèn)為形成充分卸壓的切落結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量增大爆破弱化區(qū)域半徑,以達(dá)到破斷頂板與原位頂板的不接觸;研究了堅(jiān)硬頂板二次破斷后穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形成條件,認(rèn)為爆破弱化區(qū)域半徑過(guò)大時(shí)不利于留巷小結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。因此爆破弱化區(qū)域半徑R存在一個(gè)合理的取值范圍。

4、　　(5)采用UDEC模擬了堅(jiān)硬頂板在未切放頂、單線切頂+放頂和雙線切頂+放頂三種情況下的卸壓效果。結(jié)果表明:①基本頂分別在實(shí)體煤上方破斷原位鉸接、墻體外側(cè)破斷錯(cuò)位鉸接和墻體外側(cè)直接切落。②預(yù)裂爆破調(diào)整了堅(jiān)硬頂板的破斷位置與結(jié)構(gòu)形態(tài),縮小了留巷圍巖變形量,卸壓越充分變形量縮小程度越大。③預(yù)裂爆破優(yōu)化了沿空留巷圍巖應(yīng)力場(chǎng),爆破后側(cè)向支承壓力峰值明顯下降,應(yīng)力峰值點(diǎn)向圍巖淺部轉(zhuǎn)移。
　　文章最后結(jié)合平煤十二礦條件提出了堅(jiān)硬頂板預(yù)裂爆破