沿空留巷密集钻孔切顶机理及关键参数确定方法
刘少伟1
李小鹏2
朱雯清3
付孟雄1
张定山4
彭博4
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 4540032.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 4540033.中铁建设集团有限公司,北京 1001764.四川川煤华荣能源有限责任公司,四川成都 610091
摘要：为实现密集钻孔切顶条件下沿空留巷顶板结构安全稳定,研究正常情况与密集钻孔条件下顶板岩层结构受力状况,基于岩石断裂理论和弹性理论分析回采前后顶板密集钻孔孔间围岩受力分布及其破断过程,明确密集钻孔切顶机理及相邻钻孔的孔间集中应力相互作用机制,推导工作面端头弧形三角板结构巷道侧边界密集钻孔孔间围岩的拉剪应力计算公式.在此基础上,分析不同参数对孔间围岩所受拉剪应力的影响作用,提出沿空留巷密集钻孔切顶关键参数确定方法.研究表明:密集钻孔主要通过回采前后钻孔周围应力条件改变来增加钻孔围岩拉剪应力集中程度,引起孔间裂隙扩张联通,形成切缝线破断关键岩层.回采前钻孔主要受水平挤压应力影响,回采后钻孔受力逐渐转变为采空区顶板回转下沉产生的拉剪应力为主,钻孔孔间围岩状态随之由孔间围岩弱化阶段过渡到孔壁裂纹成形阶段,再转变为孔间围岩破断阶段.密集钻孔孔间围岩所受拉剪应力大小主要取决于关键岩层厚度及钻孔孔径与孔间距之比,与钻孔高度及间距成负相关,与角度及直径正相关.据此提出了密集钻孔关键参数确定方法,并根据龙滩矿 3124 N工作面坚硬顶板条件设计了密集钻孔切顶留巷方案,确定钻孔长度为 8.3 m,角度为 15°,钻孔直径为 48 mm,间距为 500 mm.留巷后巷道顶帮变形可控且整体稳定性较好,由此可证明密集钻孔布置参数较为合理,密集钻孔关键参数确定方法有效可行.
关键词：沿空留巷切顶留巷密集钻孔弧形三角板孔间应力集中
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52074102)河南省自然科学杰出青年基金资助项目(212300410006)河南省高校科技创新团队资助项目(23IRTSTHN007)
论文发表日期：2024-02-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 23-33 )
英文信息