基于能量法的工作面端面冒顶机理及"支架-围岩"耦合关系试验研究
宋高峰1
黄鹏1
李鹤鹤1
昝明惠1
孔德中2
张鹏飞2
1.北方工业大学土木工程学院,北京 1001442.贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025
摘要：为研究综采工作面顶板稳定性及其影响因素,结合能量法和"顶板-支架-煤壁"系统模型,建立了端面顶板稳定性力学模型,利用分布式支架顶梁压力监测系统和数字图像监测技术,开展了端面冒顶相似模拟试验,分析了端面冒顶影响因素、顶板破坏形态和支架顶梁压力分布演化特征.研究表明:根据端面顶板稳定性力学模型,距煤壁 1m范围内直接顶稳定性系数小于 0,该区域为端面冒顶高发区;距离煤壁越远,顶板垂直位移和水平位移也随之增大;提高支架工作阻力能有效减小顶板下沉量;顶板黏聚力和内摩擦角越大,顶板稳定性越好;相似模型试验中直接顶依次经历了端面冒落、顶板破断、顶板破碎等阶段,液压支架顶梁压力表现为中部>前部>后部;当顶板完整时,模型支架初撑力和支护阻力充足,"支架-围岩"耦合关系良好;当顶板破碎导致支架位态不佳时,模型支架降阻或偏载现象明显,容易造成顶板裂隙发育、端面冒顶、支架压架等事故,"支架-围岩"耦合关系恶化;利用数字图像监测技术获得了端面冒顶阶段直接顶最大剪应变集中于端面顶板附近.研究显示支架与围岩相互作用关系与端面顶板稳定性互相影响,维持良好的"支架-围岩"耦合关系有助于提高工作面顶板稳定性.
关键词：端面冒顶能量法相似模拟试验支架压力"支架-围岩"耦合关系
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52004010)北京市属高等学校优秀青年人才培育计划资助项目(BPHR202203036)贵州省科技计划资助项目(2023)
论文发表日期：2024-07-25
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：12( 11-22 )
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