跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理及控制技术研究
郭志飚
赵元欣
杨东山
高敬威
尹松阳
蒯孝辉
中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083
摘要：针对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形大不易支护的问题,以棋盘井煤矿东区 11101工作面运输巷为工程背景,探究跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理,研究"切顶卸压+恒阻锚索"支护对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形的控制效果.建立力学分析模型研究断层及切顶卸压自成巷顶板各相关参数对巷道直接顶应力的影响,将切顶卸压自成巷顶板变形过程划分为 4个阶段,研究巷道顶板各阶段及总垂直位移量计算方法并给出计算公式,并将相关参数代入公式求解跨断层切顶卸压自成巷顶板垂直位移量;利用 3DEC数值模拟软件建立跨断层切顶卸压自成巷数值计算模型,研究断层附近巷道顶板应力应变演化规律及恒阻锚索控制效果,研究结果表明:数值模拟上下盘巷道顶板变形数据与理论分析所得数据结果误差分别为 1.14%、4.04%;恒阻锚索能够有效减小巷道顶板变形,与未使用恒阻锚索模型相比,上盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至 16.8%,下盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至 50.7%;上下盘巷道顶板在工作面回采过巷道测点断面过程中出现不同程度的应力集中,其中上盘巷道顶板的垂直应力集中值大于下盘巷道,分别为 5.72 MPa和 4.48 MPa;恒阻锚索通过减缓断层附近巷道顶板变形速率,待巷旁碎石帮充填完成后与碎石帮共同对巷道顶板变形进行控制;将11101工作面运输巷围岩位移监测数据与理论模型计算结果相比较,误差均在10%以内,证明"切顶卸压+恒阻锚索"支护方式对跨断层巷道顶板变形具有良好的控制效果.
关键词：切顶卸压跨断层开采3DEC顶板变形应力应变演化恒阻锚索
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(41941018)北京中国矿业大学教育基金资助项目(XD2022004)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室创新基金资助项目(XDJJ2020001-003)
论文发表日期：2024-06-25
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：15( 14-28 )
英文信息