考虑动载扰动作用的窄煤柱巷道底板失稳机制

• 作者: 赵洪宝 刘一洪 刘绍强 张嘉澔 吴桐
• 来源期刊: 煤炭科学技术
• 学科: 工学
• 关键词: 窄煤柱 巷道 底板失稳 动载扰动 能量
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 采矿科学与工程|Mining Science and Engineering
• 页码范围: 56-64
• 页数: 9页
• 分类号: TD322
• 语种: 中文
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021-1194

摘要

窄煤柱回采巷道底板通常表现为非对称破坏特征,当覆岩突然断裂释放能量时,会对窄煤柱巷道产生动载扰动作用.在动载扰动作用下,岩片剥落乃至岩块弹射的现象较为普遍,加剧了巷道底板的破坏程度,导致巷道底板稳定性维护难度较大.为掌握窄煤柱回采巷道底板破坏机制以及动载扰动对巷道底板稳定性的影响,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,建立了窄煤柱巷道底板力学模型并分析了巷道底板的应力、能量以及开挖卸荷特征,结果表明:开挖后,窄煤柱巷道底板两侧应力呈非对称分布,实体煤底板和巷道底板的应力大于煤柱底板,靠近实体煤侧底板容易发生剪切破坏.巷道开挖后,煤柱和巷道底板处于卸轴压和卸围压状态,实体煤底板为双向加载状态.动载扰动后,煤柱和巷道底板的能量增量大于实体煤底板,靠近煤柱侧底板受动载扰动的影响更大.在考虑动载扰动条件下,开挖后煤柱和巷道底板为释能状态,实体煤底板为能量积聚状态,围岩"非均衡"应力状态是巷道底板失稳、非对称破坏的重要原因.增加煤柱和巷道底板的变形模量或施加补偿应力、降低底板的应力集中程度和蓄能量是改善巷道底板的"非均衡"程度两条主要思路.通过对某矿窄煤柱巷道实施非对称支护技术,对煤柱侧底板进行注浆加固,改善底板"非均衡"状态,有效控制了巷道底鼓量.