冲击荷载下倾斜煤层沿空留巷底板破坏机理与控制方法
刘学生1
赵志鹏2
范德源2
李学斌2
宋世琳2
杨生龙2
1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590;山东科技大学露天煤矿灾害防治与生态保护全国重点实验室,山东 青岛 266590;国家能源集团宁夏煤业有限责任公司,宁夏 银川 7500112.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590
摘要：受倾斜煤层基本顶侧向回转下沉产生的冲击荷载影响,沿空留巷围岩变形破坏严重,底鼓问题尤为显著.以某矿 1301S工作面沿空留巷底板大变形控制为工程背景,首先,基于基本顶"O-X"破断运动特征,根据达朗贝尔原理及朗肯土压力理论,建立基本顶侧向回转下沉动力学模型,分析倾斜煤层支承压力作用下巷道底板受力情况,揭示冲击荷载影响下巷道底板破坏机理,定义巷道底板失稳力学判据η.然后,通过数值模拟对比分析冲击荷载扰动前后底板的破坏特征,探究不同因素影响下底板破坏特征.最后,从荷载源控制及承载体强度 2个方面进行综合考虑,提出底鼓控制方法,并在 1301S工作面沿空留巷开展现场应用.结果表明:基本顶侧向回转下沉产生远超自重的冲击荷载与支承压力间接作用至巷道底板的挤压荷载相互叠加,共同导致巷道发生底鼓大变形.冲击荷载强度与基本顶断裂长度、高度、容重及采高呈正相关,将现场实测数据代入巷道底板失稳力学判据得η=1.06>1,巷道底板发生压曲失稳,与现场巷道底鼓大变形现象相符.动载扰动后,巷道底鼓量及底板破坏深度大幅增加;随冲击荷载强度的减小及底板抗弯刚度增大,巷道最大底鼓量及底板破坏深度减小;巷道底板破坏过程依次经历缓慢变形到突变变形再到变形稳定 3个阶段.提出以爆破切顶为主、底板分层注浆为辅的底鼓联合控制方法,现场监测结果显示,沿空留巷底鼓得到有效控制,最大底鼓量降低了73.4%,围岩整体稳定性好.
关键词：倾斜煤层冲击荷载动力学压曲失稳底鼓联合控制
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2024YFC2911000)国家自然科学基金(52374218)山东省自然科学基金优秀青年基金资助项目(ZR2022YQ49)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 213-227 )
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