煤炭科学技术

作者：刘少伟, 李小鹏, 朱雯清, 付孟雄, 张定山, 彭博,

关键词：沿空留巷, 切顶留巷, 密集钻孔, 弧形三角板, 孔间应力集中,

为实现密集钻孔切顶条件下沿空留巷顶板结构安全稳定，研究正常情况与密集钻孔条件下顶板岩层结构受力状况，基于岩石断裂理论和弹性理论分析回采前后顶板密集钻孔孔间围岩受力分布及其破断过程，明确密集钻孔切顶机理及相邻钻孔的孔间集中应力相互作用机制，推导工作面端头弧形三角板结构巷道侧边界密集钻孔孔间围岩的拉剪应力计算公式。在此基础上，分析不同参数对孔间围岩所受拉剪应力的影响作用，提出沿空留巷密集钻孔切顶关键参数确定方法。研究表明：密集钻孔主要通过回采前后钻孔周围应力条件改变来增加钻孔围岩拉剪应力集中程度，引起孔间裂隙扩张联通，形成切缝线破断关键岩层。回采前钻孔主要受水平挤压应力影响，回采后钻孔受力逐渐转变为采空区顶板回转下沉产生的拉剪应力为主，钻孔孔间围岩状态随之由孔间围岩弱化阶段过渡到孔壁裂纹成形阶段，再转变为孔间围岩破断阶段。密集钻孔孔间围岩所受拉剪应力大小主要取决于关键岩层厚度及钻孔孔径与孔间距之比，与钻孔高度及间距成负相关，与角度及直径正相关。据此提出了密集钻孔关键参数确定方法，并根据龙滩矿3124 N工作面坚硬顶板条件设计了密集钻孔切顶留巷方案，确定钻孔长度为8.3 m，角度为15°，钻孔直径为48 mm，间距为500 mm。留巷后巷道顶帮变形可控且整体稳定性较好，由此可证明密集钻孔布置参数较为合理，密集钻孔关键参数确定方法有效可行。

来源：2024年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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