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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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切顶卸压无煤柱自成巷全周期围岩受力及变形规律

作者(Author):

  • 杨军
  • 付强
  • 高玉兵
  • 程昱
  • 张家宾

作者单位:

  • 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
  • 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

关键词:

  • 切顶卸压
  • 无煤柱自成巷
  • 全周期
  • 顶板变形
  • 围岩变形机
  • 摘要
  • 论文图表
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  • 引用格式

切顶卸压无煤柱自成巷所留巷道需经受掘进期间影响、本工作面超前采动影响、滞后工作面覆岩运动影响及下一工作面超前采动影响,因此对巷道顶板变形的全周期性研究至关重要。以神府-东胜煤田典型特点煤层开采为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场试验方法对无煤柱自成巷过程中的顶板变形规律和机进行研究。理论分析认为,开采煤层在基岩层薄、松散层厚的赋存条件下,厚松散层可简化为上覆荷载,巷道顶板的变形可视为顶板来压控制关键岩层的变形。巷道掘进阶段可将顶板视为两端固支的超静定梁式结构,预裂切缝阶段、留巷稳定阶段和二次回采超前影响阶段可将顶板视为受力状态不同的简支状态,一次采动影响阶段可将其视为悬臂状态。在一次采动影响阶段,顶板最易发生变形的位置为悬臂岩梁的自由端,该阶段是留巷过程中稳定性最差的阶段,应做好高强临时支护。数值模拟和现场试验发现,巷道顶板在掘进阶段应力及位移最小且呈现对称分布,预裂切缝后顶板应力开始出现非对称分布。一次采动阶段,围岩应力显著增大并最终趋于平稳,二次采动阶段巷道围岩应力会再次轻微增大。巷道顶板变形与应力分布相对应。巷道掘进阶段和预裂切缝阶段顶板轻微变形,一次采动影响阶段为巷道围岩变形最剧烈阶段,顶板变形增量主要集中在该阶段,而后顶板趋于稳定,二次回采对巷道顶板位移影响较小


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