回采速度对坚硬顶板运动释放能量的影响机制
冯龙飞1
窦林名2
王晓东1
靳德武1
蔡武2
许刚刚1
焦彪3
1.中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安7100542.中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州2211163.陕西彬长胡家河矿业有限公司,陕西咸阳713600
摘要：坚硬顶板破断释放的弹性能是冲击矿压的主要能量源之一,针对回采速度对坚硬顶板破断释放能量的影响机制,运用理论分析结合现场监测手段,对垮落带内的顶板悬臂梁结构,建立了基于弹性地基假设的三角增压载荷悬臂梁模型,推导得到回采速度控制下顶板梁的下沉量、弯矩及弯曲弹性能密度的解析解.对距煤层较近的低位未触矸破断式砌体梁结构,建立回采速度影响下的回转角与破断步距及破断释放能量的解析式,并进行讨论得到结论:加快回采速度使顶板悬臂梁的悬臂长度L和峰值应力集中系数a增加,使峰值距煤壁位置x0减小,3者均能造成顶板弯曲变形能增大,释放弹性能增加,且悬臂长度L和应力集中系数a影响效果更为明显;高速回采造成采空区充填程度低,促使关键块B的回转角增大,造成关键块A的破断步距增大,破断释放的能量也大幅增加,甚至促使原本为低位未触矸破断的砌体梁结构变为高位悬臂梁结构,其破断释放的弹性能更大,大能量矿震产生的动载易叠加高静载煤体诱发冲击,同时使超前段顶煤支护失效,造成冒顶事故;通过对关键层及围岩结构的判别,证实了两种坚硬顶板的破断模式,且微震监测表明坚硬顶板破断释放大能量矿震与回采速度有明显的正相关性,并得到坚硬顶板条件大采高工作面临界回采速度为4 m/d,科学指导了胡家河矿的开采强度优化.
关键词：冲击矿压回采速度悬臂梁砌体梁弹性能
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2016YFC0801403)国家自然科学基金(51874292)国家自然科学基金(51604270)
论文发表日期：2019-11-28
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( 3329-3339 )
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