浅埋近距间隔式采空区顶板“双拱桥”结构稳定性研究

作者：张杰^*; 王斌; 白文勇; 陈诚; 张建辰

来源：中国矿业大学学报. 自然科学版, 2021, 50(03): 598-605.

DOI：10.13247/j.cnki.jcumt.001291

• 浅埋近距离煤层
• 间隔式采空区
• 隔离煤柱
• “双拱桥”结构

浅埋近距离煤层群上煤层顶板结构失稳特征是下煤层开采工作面动压防控的关键.采用砌体梁理论和UDEC数值模拟相结合的研究方法对南梁煤矿20107工作面间隔式采空区顶板"双拱桥"结构稳定性进行了研究.结果表明:临时煤柱的蠕变失稳诱发间隔式采空区基本顶垮落可视作"W型砌体梁+双拱桥"结构的覆岩承载模型.在"砌体梁理论"的基础上分析了间隔式采空区基本顶断裂岩块回转触矸后形成"双拱桥"结构的稳定性.随着煤柱支撑能力衰减或上覆载荷发生异变时,非对称应力斜拱平衡结构将产生失稳.数值模拟分析了间隔式采空区顶板"双拱桥"结构应力分布特征,得出了墩柱体在底板中应力传递规律,墩柱宽度减小,"双拱桥"结构非对称应力斜拱拱高降低,拱顶向墩柱侧转移的变化特征,划分了浅埋间隔式采空区下开采时顶板动力灾害防控区域.模拟了下煤层开采过上煤层间隔式采空区顶板"双拱桥"结构时覆岩垮落特征,得出了浅埋间隔式采空区下开采工作面出隔离煤柱5 m时,易发生动载矿压.研究结果为下煤层开采工作面顶板动压防控提供理论指导.

• 单位
  西安科技大学; 山西大同大学