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★ 社会引领者 ★

中厚煤层沿空留巷端头顶板断裂位置及巷旁支护强度研究

刘跃东1,2

(1.中煤科工生产科研院有限的企业,上海市向阳区,100013;2.煤炭能源科学性科研总院生产科研总院,上海市向阳区,100013)

摘 要(yao) 针对沿空(kong)留(liu)巷端(duan)头顶板(ban)断(duan)裂位置(zhi)不(bu)可见、很大程度影(ying)响巷旁支(zhi)护强度计(ji)算(suan)的(de)问题,围绕(rao)浅(qian)埋深(shen)中厚煤层(ceng)工作面端(duan)头垮(kua)落特(te)征和来(lai)压规律,采用理(li)论分析与(yu)现(xian)场(chang)实(shi)(shi)测相结(jie)合的(de)研究方法确(que)定顶板(ban)断(duan)裂位置(zhi),并(bing)得(de)(de)出巷旁支(zhi)护载(zai)荷(he)及其强度;研究结(jie)果表明:通(tong)过“O-X”理(li)论,计(ji)算(suan)得(de)(de)出破断(duan)位置(zhi)在实(shi)(shi)体煤柱(zhu)(zhu)侧2.4 m,实(shi)(shi)测破断(duan)位置(zhi)在实(shi)(shi)体煤柱(zhu)(zhu)侧2~3 m之间;根据理(li)论计(ji)算(suan)墩(dun)柱(zhu)(zhu)载(zai)荷(he)为7 473 kN;现(xian)场(chang)实(shi)(shi)测墩(dun)柱(zhu)(zhu)受力出现(xian)“增-减-增”3个阶段,最大载(zai)荷(he)超过8 500 kN。

关健词(ci) 沿空留巷;板断裂;巷旁(pang)支护;钻(zuan)孔应(ying)力计;中厚煤(mei)层

0 引言

沿(yan)(yan)空留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)是指采(cai)(cai)用(yong)一(yi)定(ding)支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)技术,沿(yan)(yan)上一(yi)个工(gong)作(zuo)面(mian)采(cai)(cai)空区边(bian)缘(yuan)保留(liu)(liu)原有(you)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)道,供下一(yi)个工(gong)作(zuo)面(mian)复(fu)用(yong)的一(yi)种(zhong)无煤柱开采(cai)(cai)方(fang)(fang)式(shi)(shi)[1]。作(zuo)为煤矿绿色开采(cai)(cai)的一(yi)种(zhong)方(fang)(fang)式(shi)(shi),沿(yan)(yan)空留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)技术已经在薄(bo)及中(zhong)厚(hou)煤层(ceng)大量应(ying)用(yong)。其中(zhong),留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的成败关键在于巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)旁充(chong)填体(ti)的选择(ze)。巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)旁充(chong)填体(ti)最初采(cai)(cai)用(yong)木垛、单体(ti)支(zhi)(zhi)(zhi)柱、矸石墙等(deng)被动支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)方(fang)(fang)式(shi)(shi)[2],这些方(fang)(fang)式(shi)(shi)无法控制(zhi)顶板岩层(ceng)移动,尤其当巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)道高度(du)变大时,此类型巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)旁支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)存在施工(gong)难度(du)大、稳定(ding)性差、支(zhi)(zhi)(zhi)撑能力弱等(deng)问题,因此限(xian)制(zhi)了沿(yan)(yan)空留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)技术在中(zhong)厚(hou)煤层(ceng)中(zhong)的推广(guang)应(ying)用(yong)。目前巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)旁支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)主(zhu)要有(you)柔模混凝(ning)土墙、柔模高水(shui)墙、钢(gang)管混凝(ning)土墩柱、套(tao)管高水(shui)墩柱等(deng)主(zhu)动支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)方(fang)(fang)式(shi)(shi)[3-6],这些方(fang)(fang)式(shi)(shi)机械化水(shui)平高、施工(gong)速度(du)快、留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)效果(guo)好。从巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)旁充(chong)填体(ti)结(jie)(jie)构(gou)而言,混凝(ning)土墙体(ti)由不同配(pei)比(bi)的C20~C40混凝(ning)土构(gou)成主(zhu)体(ti)结(jie)(jie)构(gou),外侧对拉锚(mao)杆和(he)钢(gang)筋梯子梁等(deng)护(hu)表(biao)构(gou)件形成外约(yue)(yue)束(shu),高水(shui)墙体(ti)采(cai)(cai)用(yong)水(shui)灰(hui)比(bi)3∶1~1.5∶1的高水(shui)材料配(pei)制(zhi)而成,墩柱采(cai)(cai)用(yong)钢(gang)管和(he)套(tao)管等(deng)外约(yue)(yue)束(shu)构(gou)件形成外部(bu)结(jie)(jie)构(gou)。

巷旁(pang)充填体(ti)强(qiang)度的(de)理论(lun)依据目(mu)前主要有分离(li)岩块(kuai)力(li)学(xue)(xue)(xue)模(mo)(mo)型(xing)、顶板(ban)倾斜(xie)力(li)学(xue)(xue)(xue)模(mo)(mo)型(xing)、矩形叠加(jia)层板(ban)弯矩破坏力(li)学(xue)(xue)(xue)模(mo)(mo)型(xing)、煤(mei)体(ti)极限平衡(heng)梁力(li)学(xue)(xue)(xue)模(mo)(mo)型(xing)、弹性薄板(ban)力(li)学(xue)(xue)(xue)模(mo)(mo)型(xing)等(deng)[7-11]。这些模(mo)(mo)型(xing)中的(de)核心参数均与顶板(ban)断裂线位置有关,因此学(xue)(xue)(xue)者对其进行了(le)相关研究。

王红胜[12]分析了(le)(le)顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)位(wei)(wei)(wei)置(zhi)存在(zai)(zai)的(de)(de)4种情况,通过理论(lun)研(yan)究和(he)(he)(he)数值模(mo)拟证明断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)位(wei)(wei)(wei)置(zhi)处于巷道(dao)顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)上方时,巷旁支护(hu)(hu)受(shou)力(li)最大,顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)受(shou)压变(bian)形(xing)可锚(mao)(mao)性差。张(zhang)(zhang)东升等(deng)[13-14]发现(xian)采(cai)(cai)用(yong)(yong)高(gao)强锚(mao)(mao)杆(gan)锚(mao)(mao)索(suo)主动(dong)支护(hu)(hu)与(yu)工(gong)(gong)字钢棚被动(dong)支护(hu)(hu)相比(bi),顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)线向采(cai)(cai)空区(qu)方向偏移,顶(ding)(ding)(ding)(ding)煤硬(ying)度的(de)(de)增加(jia)会实(shi)现(xian)顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)稳(wen)定(ding)(ding)承载,断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)线偏向巷道(dao)内(nei)(nei)(nei)。文志杰等(deng)[15]通过“断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)拱”和(he)(he)(he)“应(ying)力(li)拱”对(dui)充填体(ti)和(he)(he)(he)煤体(ti)的(de)(de)受(shou)力(li)时空特征(zheng)分析,提出(chu)了(le)(le)煤体(ti)上方“内(nei)(nei)(nei)应(ying)力(li)场(chang)”和(he)(he)(he)“外应(ying)力(li)场(chang)”的(de)(de)力(li)学(xue)概念。柏建(jian)彪(biao)等(deng)[16]在(zai)(zai)传统顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)“O-X”断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)基础上,得出(chu)了(le)(le)沿空留(liu)巷顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)“关(guan)键块B”的(de)(de)断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)位(wei)(wei)(wei)置(zhi)和(he)(he)(he)跨度。陈(chen)勇[17]分析了(le)(le)沿空留(liu)巷全生命周期内(nei)(nei)(nei)煤柱的(de)(de)受(shou)力(li)和(he)(he)(he)变(bian)形(xing)特点,提出(chu)顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)活动(dong)经历3个阶段,并根据“关(guan)键块B”建(jian)立相应(ying)关(guan)键块稳(wen)定(ding)(ding)模(mo)型。张(zhang)(zhang)农等(deng)[18]对(dui)不(bu)同阶段采(cai)(cai)取分区(qu)治理手段,保证围岩“大-小(xiao)结构(gou)”稳(wen)定(ding)(ding),其(qi)中小(xiao)结构(gou)的(de)(de)范围与(yu)断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)线位(wei)(wei)(wei)置(zhi)密切(qie)相关(guan)。殷帅峰(feng)等(deng)[19]采(cai)(cai)用(yong)(yong)无巷旁充填支护(hu)(hu)对(dui)沿空留(liu)巷顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)位(wei)(wei)(wei)置(zhi)力(li)学(xue)解析和(he)(he)(he)数值计算,以剪(jian)应(ying)力(li)最大确定(ding)(ding)断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)位(wei)(wei)(wei)置(zhi)。韩昌良等(deng)[20]采(cai)(cai)用(yong)(yong)爆破方式人工(gong)(gong)干(gan)预顶(ding)(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)断(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)位(wei)(wei)(wei)置(zhi),降低悬臂长度、减(jian)小(xiao)附(fu)加(jia)载荷。

给出科研对顶板折断的方位科研兼具重点真正意义,但基于顶板折断的方位不容见,绝大多数用于基础理论了解、形似模仿和熟知模仿等技术,现厂根据打钻形式选择折断线的方位,铺设难度系数大、气象观测体验差。由于此,一稿以何家塔煤业浅埋深中厚煤层来说,根据煤柱安设冲孔弯曲应力计办法,反演顶板分裂环节中煤柱支承环节,能从中选择顶板折断的方位,必将总结正确巷旁支护标准。

1 工作面留巷情况介绍

何家塔选煤厂主采煤层为5-2煤层,埋深86~245 m,平衡156 m,煤厚2.6~3.6 m,平衡煤厚3.2 m,煤层倾斜角1°~5°,就直接的顶为13.5 m厚的粉砂岩,零星分布范围粉砂岩、中粒砂岩,就直接的底为10 m厚的砂质泥岩,碰到水的强度拉低,主要顶为中粒砂岩、砂质泥岩等中厚层状安稳岩层。作业面顶底板柱形见图1。
图1 顶底板柱形
留巷巷道为50108本职工作的面运输车巷,:宽度5.5 m,非常3.2 m,在本职工作的面侧打设截面积800 mm混疑土墩柱,间隙1.3 m,巷道支护有点复杂见图2。
图2 50108运转面车辆运输巷支护纵断面

2 留巷顶板断裂演化模型

随着岩土工程勘察资源,何家塔矿井50108操作面可以直接顶类属浅埋、厚硬顶板,当其来压破断后,裂开具体位置一样 地处巷道物理煤柱上边,直接其悬臂粗度较长,会发现分次裂开情况下,需对其破断演替历程做分享。

2.1 工作面超前来压

工作上面来压关键期为沿空留巷2.关键期,第一次关键期为掘巷关键期,巷道倾斜很大,倾斜量可改变。受前瞻性支承阻力的帮助,沿空留巷巷道煤柱侧阻力開始加强,此情此景未可超过煤体极限的屈服强度,煤柱侧内应力基线持续不断加强,见图3(a)。

2.2 工作面滞后一次断裂

如今作业上面不停推动,顶板着手微弯会下沉到油炸机的,组成三边固支、两边悬空折叠式的簿板,在较差作业上面过渡期来压步距内,发现“O-X”破断,由顶板比较而言优异,顶板脱落的职位坐落在物理煤柱侧,此刻煤壁都已经 发现示弱危害,打开塑性材料区并制造“内弯曲应力场”,煤柱的阻力会发现一遍骤降。按照其悬臂梁系统理论,在悬臂铰结点处载荷为0,此刻对留言板煤柱的阻力低点。由此,阻力降低的职位为顶板脱落的职位,见图3(b),按照其破断后组成的“半圆形三角型块”,可按照其式(1)算出首要块B的组成部分参数表:
(1)

式中:S1——内应力场,m;

h——采高,取3.2 m;

A——侧压系数,取0.3;

K——应(ying)力(li)集中系(xi)数,取2;

γ——上覆(fu)岩层平均(jun)体积(ji)力,25 MN/m3;

M——埋深,取156 m;

c0——煤体内聚力,取(qu)0.5 MPa;

φ0——煤(mei)体内摩(mo)擦(ca)角,取27°;

P——煤帮(bang)支护(hu)强度,取0.15 MPa。

根(gen)据计算可(ke)得,内(nei)应力场S1大小(xiao)为2.4 m。根(gen)据现(xian)场经验(yan),关(guan)键块B的(de)侧向长(zhang)度L近似等于周期来压步(bu)距(ju),何家塔工(gong)作面实测周期来压步(bu)距(ju)为11~15 m,因此L大小(xiao)介(jie)于11~15 m。

2.3 工作面滞后二次断裂

在工作面(mian)发生(sheng)(sheng)周期性破断(duan)后,采空(kong)区矸石(shi)、巷(xiang)旁墩柱、巷(xiang)内支护(hu)(hu)、煤体(ti)(ti)共(gong)同承(cheng)担(dan)顶(ding)(ding)板压(ya)(ya)力。当巷(xiang)旁支护(hu)(hu)体(ti)(ti)强(qiang)度较大时,顶(ding)(ding)板主(zhu)(zhu)要为“限定变(bian)形”,当支护(hu)(hu)体(ti)(ti)强(qiang)度较小(xiao)时,顶(ding)(ding)板主(zhu)(zhu)要为“给定变(bian)形”。在更高(gao)层位岩层垮(kua)落压(ya)(ya)力加载下,基本顶(ding)(ding)关(guan)(guan)键(jian)块B会(hui)(hui)发生(sheng)(sheng)断(duan)裂,高(gao)强(qiang)高(gao)刚度巷(xiang)旁充填体(ti)(ti)支撑会(hui)(hui)起到切(qie)顶(ding)(ding)作用。此(ci)时关(guan)(guan)键(jian)块B的(de)(de)长度减小(xiao),破断(duan)为B1和(he)B2,煤柱的(de)(de)载荷会(hui)(hui)发生(sheng)(sheng)二(er)次(ci)降低(di)。因此(ci),对煤柱压(ya)(ya)力进行监测,可得出顶(ding)(ding)板二(er)次(ci)断(duan)裂的(de)(de)时机(ji)和(he)位置见图3(c)。

注: 顶板发生“O-X”破断,破断成A、B、C三块。A块处于实体煤柱上方,B快处于巷道上方,C块处于采空区上方。
S1为内应力场,S2为应力升高区,S3为应力降低区
图3 留(liu)巷(xiang)顶板断裂结构

3 巷旁支护载荷与强度计算

3.1 巷旁支护阻力计算

传统型的“区分岩块法”统计巷旁承载力,带表沿空留巷巷旁充填体上面4倍采高范畴内区分岩块的体重包含了巷旁充填体活载,更高些层位没强大的传递数据。其优势为指标少,在薄及中厚煤层操作比较广泛,优点缺点为选用脱落现象职位在煤壁侧,未注意脱落现象职位和三维线煤柱的支撑着。依照沿空留巷力学结构模式(图4),可由式(2)统计出具体承载力:
图4 沿空留巷力学结构实体模型

式中:q原——传统巷旁支护强度,kN/m;

H——直接顶厚度,一般(ban)为4倍采高(gao),m;

θ——破断角,取26°;

bB——留巷后宽度,取4.7 m;

x——巷旁(pang)支护(hu)宽(kuan)度,取(qu)0.8 m;

bc——悬顶长(zhang)度(du),取4.5 m;

h——煤层厚度(du),m;

γ——上(shang)覆岩层平(ping)均体积力,取25 MN/m3。

满足片体煤柱保障,要根据扭距和力稳定性,创建的式子见式(3)、式(4)和式(5):

式中:qx——改(gai)进巷旁支护强度,kN/m;

bM——断裂线(xian)进入实体煤柱位置,m;

σ——煤体承载强度,kN/m2;

Q——上方岩(yan)(yan)层对分(fen)离岩(yan)(yan)块的载荷,kN/m2。

根据(ju)上述(shu)公(gong)式(shi),当bM为0时,Q为γ×4h时,上述(shu)推导公(gong)式(shi)(4)和(he)传统“分离岩块(kuai)法”公(gong)式(shi)(1)计(ji)算的结果(guo)一致(zhi)。

根据理论计算,qx为(wei)4 790 kN/m,巷(xiang)旁墩柱为(wei)不连续(xu)支(zhi)护,墩柱中对中距离为(wei)1.3 m,因此墩柱载荷为(wei)6 227 kN,当考(kao)虑动载1.2倍系数(shu)后,需要承担载荷7 473 kN。

3.2 巷旁支护强度实测

考虑到测试软件仪墩柱的极根构造,创作厚度800 mm、宽度3 000 mm的水泥混凝土的土的土墩柱,主题机构C30定级水泥混凝土的土的土,冗余机构所主要采用高韧参照防水套管,在煤焦地理学的研究总院采育该项目祖国侧重调查室采取1∶1测试软件仪(图5),试验检测机经济经济压力能达20 000 kN,经济经济压力机所主要采用位移数据加载方式,位移有效控制速度为10 mm/min,墩柱刚度与弯曲变形申请这类卡种曲线提额长为6如图。
图5 墩柱试验检测
图6 墩柱受压力与断裂的曲线
从图6能够看出来,墩柱启动会形成“全地刚度应变力”曲线图,特别是存有峰后残存程度,这与老式混泥土土形成冷脆损伤各不相同,最常见原是因为外边利用柔性保护管管束,确认了残存承受专业能力。当扭曲为46 mm时,程度实现8 030 kN,这段时间内外部产生损伤,但一体化性最号。在峰后段,产生保护管变皱、上端涨大现像,最常见与顶板地刚度集合想关,中上部不曾发生的损伤。如此,后期的上端大概带动设计,决定性墩柱残存扭曲达160 mm。

4 留巷顶板压力现场监测

4.1 煤柱应力计监测

想要污染监测煤柱侧负压变幻,在差异的职位上、差异层次配置挖孔刚度计,在距运作面1 900 m和1 850 m的职位上处配置差异层次(3 m、6 m、9 m、11 m)挖孔刚度计,每一家挖孔行距为2 m,在距运作面1 800 m和1 750 m的职位上处配置差异层次(2 m、5 m、8 m、11 m)挖孔刚度计,每一家挖孔行距也为2 m。运作面推广角度为1 900 m→1 750 m。挖孔刚度计配置已知7已知,差异的职位上挖孔刚度计支撑力已知8已知。
图7 冲孔压力计安装使用
图8 有差异 位址钻孔设备地应力计载荷现象
图8中横坐标轴系最低值负值象征着相位滞后办公面,恰逢象征着超强办公面。是由于9 m、11 m层次的冲孔热压力计热压力变不,从而不重点村浅析。从图8可测出下类预期结果。 (1)受提前的支承压差的效应,沿空留巷巷道煤柱侧压差从25 m处刚刚开始不断加强,做工作的上面提前的压差并并不太,载荷比变高极慢,主要后果关键期为落伍段。距做工作的上面1 900 m地方处可能出在7联巷是路口,受提前的后果比较早、、很大的,在提前的做工作的上面70 m处,3 m长度的挖孔载荷比计有载荷比不断加强。 (2)除距业务面1 900 m区域处挖孔外,那些3 m深层次的挖孔来压指数均大于等于6 m深层次的挖孔来压,3 m区域处应用作支护的主控芯片区。 (3)以距本职工作任务中面1 900 m部位处打孔实例,3 m打孔能力计在相位滞后性本职工作任务中面6 m存在能力最次降低,表面端头上板在煤柱3 m处突发断;3 m、9 m打孔能力计在相位滞后性本职工作任务中面43 m处能力其次次降低,表面突发三次断,多次断高度37 m。 以距事业面1 800 m位子处切槽为例子,煤柱2 m进一步的切槽热扯力计在迟缓事业面5 m处有热扯力第8次减低,反映端顶着板在2 m处会出现碎裂;2 m、5 m、9 m进一步的切槽热扯力计在迟缓事业面46 m处热扯力第2次减低,反映会出现2次碎裂,2次碎裂高度41 m。 以距操作面1 750 m职位处挖孔概述,煤柱2 m的进一步的挖孔压力计在落后性操作面0 m处發生压力第3次减退,表述端前额板在2 m处發生崩裂;2 m的进一步的挖孔压力计在落后性操作面32 m处压力第2次减退,表述發生2次崩裂,2次崩裂边距32 m。 差距3 m和2 m深度.的打孔地应力计變化规则,解释路程煤壁帮越近,时滞经济压力损害越大,会产生损毁的前提越前提。 (4)3 m和2 m深度的的打孔内压力计在内压力缩减后,内压力会延续飙升,说煤柱迈入塑型区,仍然可不可以承受力。一立上与何家塔露天煤矿煤体十分硬实管于,在加删除意义下,在锚杆等护表钢结构材料构件侧向参照意义下,煤体既然漏沙仍能维持颗粒状,保证 行之有效率承受力。另外一个立上与产品 支护体统行之有效率管于,巷内大力锚杆锚索、单元式托架、巷旁大力墩柱,各自组成部分安全性较高的支护体统。 (5)选择成孔压力计事件调查监测数据,压力在巷道150 m后就开始比较安稳,代表顶板项目比较安稳标准在较慢本职工作面150 m,决定10 m/d全面推进度核算,较慢反应期为15 d。

4.2 墩柱应力计监测

想要能让事实证明顶板的分次裂开,对巷旁支护墩柱的支座反力去不少评估,实地现场通过KSE-II型测力计,想要能让呵护性液压枕,加工制作呵护性设备并至于墩柱边侧和顶板之中,在水泥水泥地面土泵注步骤中来完成安装使用。现对主耍造成的2种支座反力形势去解析,如同9随时。
图9 現场墩柱载荷线条
(1)水泥混疑土土墩柱真实经历了“增-减-增”3个过程,墩柱的刚度与顶板的活動紧密有关系。图9(a)的各种压力差身材曲线拟合存在时间较多,随着顶板的活動基本规律,反映相对的刚度共同点,图9(b)各种压力差身材曲线拟合存在时间较少,分折会原担心安装接顶结果不好,之前由邻近的接顶结果好墩柱承重力,后面邻近的墩柱行成让压后,准备起首要承重力效果。 (2)以距运转中面1 815 m所在位置处墩柱来说,在有一定的滞缓性运转中面39 m处可达阀值应力应变7 000 kN,紧接着各种压力下跌至4 750 kN。说在39 m处,上覆岩层的承载能力造成的端顶着板的分次崩裂。主要是因为墩柱有一定的滞缓性打设,中未捕到到以此崩裂时。 (3)以距上班面1 840 m地段处墩柱试对,在落伍上班面120 m处墩柱以符合峰峰值热应力3 000 kN,然后压差增涨至1 850 kN,说在120 m处,最高层位的顶板仍会破断,破断后顶板悬臂梁段长度减轻,墩柱支座反力减轻。结果是压差以符合8 500 kN,现场图墩柱仍没有摧毁,说乘载本事最少在8 500 kN以上内容。

5 结论

构建何家塔矿山50108工作中面顶板节构,表明概念研究和現场测试,确定好了沿空留巷端前额板开裂所在位置,看得出了以下的沿空留巷规律性: (1)顺利通过“O-X”按理来说,测算算出破断部位在实体的煤柱侧2.4 m,现象以转孔剪切力计读数减少的部位用作破断部位,亲测破断部位在2~3 m; (2)基于说法算起墩柱载荷系数为7 473 kN,检测室1∶1占比测量承载力为8 030 kN,在钢度限制电缆套管做用下,墩柱出现塑性材料受到破坏特点; (3)确认煤柱扯力计2次读数变低,反演顶板2次破断整个全过程,确认巷旁支护墩柱扯力变现确认此整个全过程,破断安全距离为32~41 m; (4)巷旁墩柱体验2~3次应力应变的变化,当墩柱构造如何快速提升时,会合理有效承载顶板阻力,顶板破断回弹后,墩柱阻力也情况下滑;在滞缓运作面120 m处,极高层位的顶板仍会破断,一致会出现阻力的下滑。

分类文献综述:

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Study on the fracture position of end roof and the support strength of roadway side in gob-side entry retaining in medium-thick coal seam

LIU Yuedong1,2

(1. CCTEG Coal Mining Research Institute, Chaoyang, Beijing 100013, China; 2. Coal Mining Research Branch of China Coal Research Institute, Chaoyang, Beijing 100013, China)

Abstract The uncertain roof fracture position at the end of the gob-side entry retaining greatly affects the calculation of support strength of the roadway side. In view of the problem, according to the roof caving characteristics and pressure law of the end of the working face in the shallow-buried and medium-thick coal seam, the roof fracture position was determined by combination methods of theoretical analysis and field measurement, and the support load and strength of the roadway side were obtained. The research results showed that the breaking position was calculated as 2.4 m from the side of the solid coal pillar through the "O-X" theory, while the field measured breaking position was between 2-3 m from the side of solid coal pillar; the theoretically calculated pier column load was 7 473 kN, while the stress of the pier column measured on site showed three stages of increase, decrease and increase, and the maximum load exceeded 8 500 kN.

Key words gob-side entry retaining; roof fracture; roadway side support; borehole stress meter;medium-thick coal seam

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股权基金項目:中煤科(ke)(ke)工开采研究院有限公司“科(ke)(ke)技创(chuang)新基金”资(zi)助项(xiang)目(KCYJY-2021-QN-01);天地科(ke)(ke)技开采设计事业(ye)部(bu)“科(ke)(ke)技创(chuang)新基金”资(zi)助项(xiang)目(KJ-2018-TDKCZL-01)

编(bian)辑百(bai)度百(bai)科:刘跃东(1990-),男,山西宁(ning)武人,助理(li)研究员,博士(shi),主要从事(shi)沿空(kong)留巷与岩石力学研究工作。E-mail:812774414@qq.com

收录版(ban)式:刘跃东.中厚煤(mei)层(ceng)沿空留巷(xiang)端头(tou)顶板断裂位(wei)置及巷(xiang)旁支护强度研究[J].中国煤(mei)炭,2022,48(5):33-40.doi:10.19880/j.cnki.ccm.2022.05.007

LIU Yuedong. Study on the fracture position of end roof and the support strength of roadway side in gob-side entry retaining in medium-thick coal seam[J].China Coal,2022,48(5):33-40.doi:10.19880/j.cnki.ccm.2022.05.007

中图细分号 TD713

专著象征码 A

(工作添加图片 路 强)