切顶留巷矸石帮演化过程及侧向压力分析
李子波1
张国华2
李豫波1
秦涛2
陈刚2
李佳臻2
邹军鹏3
1.黑龙江科技大学安全工程学院,黑龙江哈尔滨 1500222.黑龙江科技大学矿业工程学院,黑龙江哈尔滨 1500223.辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新 123000
摘要：切顶留巷挡矸支护成功与否取决于矸石帮演化过程及其侧向压力分布.以杏花煤矿为工程背景,采用室内试验、相似模拟的方法,分析了矸石压实力学特性、顶板垮落过程及矸石帮演化过程;通过理论分析建立力学模型,分析了不同因素对矸石帮侧向压力的影响;数值模拟给出采空区边界覆岩压力、矸石帮侧向压力分布规律,从矸石帮侧向压力影响因素角度给出矸石帮挡矸支护方案.研究表明:①矸石帮侧向压力大小与采空区矸石演化过程相关:矸石自组织调整阶段,矸石帮侧向压力主要由矸石自重产生,侧向压力大小取决于堆积高度;矸石被动压实阶段,在顶板周期来压作用下,矸石体反复被压实,矸石帮侧向压力逐渐增大;矸石稳定阶段,此阶段矸石体被压实,对覆岩起到明显支撑作用,覆岩压力趋于稳定值为 3.81 MPa,矸石帮侧向压力稳定值为 2.12 MPa.②矸石帮侧向压力由巷道顶板位置至底板位置逐渐增大.③从外部环境角度,矸石帮侧向压力与顶板覆岩压力呈现明显的正相关关系,与切顶角度呈现明显的负相关关系;从矸石自身力学性质角度,矸石帮侧向压力与矸石内摩擦角呈现明显的正相关关系.基于此,提出"袋+网+U型钢+斜撑单体"挡矸支护方案,现场应用效果良好.此研究可为类似工程条件挡矸支护提供借鉴与参考.
关键词：沿空留巷切顶卸压冒落矸石矸石帮侧向压力采空区
分类号：TD322(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51774122)黑龙江省揭榜挂帅科技攻关资助项目(2021ZXJ02A03)
论文发表日期：2024-08-25
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：13( 23-35 )
英文信息