1100m埋深沿空留巷堅硬頂板主動卸壓控制研究.pdf

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

2、破斷只發(fā)生在實體煤上方。
　　(2)理論計算并對比分析了非堅硬頂板和堅硬頂板條件下不同因素對留巷小結(jié)構(gòu)變形的影響:基本頂破斷位置越靠近煤壁、關(guān)鍵塊體長度越長實體煤幫和墻體變形越小,反之越大;實例分析的堅硬頂板條件下充填墻體和實體煤幫變形分別是非堅硬頂板時的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

3、破斷塊體對頂板側(cè)向邊界有壓力作用;墻外切落時破斷巖層與頂板側(cè)向邊界無力學(xué)聯(lián)系;基本頂二次破斷時垮落塊體對原位基本頂有支撐作用,對墻體形成保護(hù)。
　　(4)通過分析形成鉸接結(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)域半徑過大時不利于留巷小結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。因此爆破弱化區(qū)域半徑R存在一個合理的取值范圍。

4、　　(5)采用UDEC模擬了堅硬頂板在未切放頂、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基本頂分別在實體煤上方破斷原位鉸接、墻體外側(cè)破斷錯位鉸接和墻體外側(cè)直接切落。②預(yù)裂爆破調(diào)整了堅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,爆破后側(cè)向支承壓力峰值明顯下降,應(yīng)力峰值點向圍巖淺部轉(zhuǎn)移。
　　文章最后結(jié)合平煤十二礦條件提出了堅硬頂板預(yù)裂爆破