深部沿空巷道锚固围岩破坏失稳能量驱动机理

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 4; pp. 1819 - 1833
• Main Authors: 刘学生, 王新, 谭云亮, 李学斌, 杨生龙, 裴洪喜
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 国家能源集团宁夏煤业有限公司,宁夏银川 750011%山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590 01.04.2024; 兖矿能源集团股份有限公司鲍店煤矿,山东济宁 273513%山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590; 山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590; 山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室,山东青岛 266590%山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590; 山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室,山东青岛 266590
• Subjects: 侧向顶板; 沿空巷道; 能量驱动机理; gob-side entry; energy-driven mechanism; anchored surrounding rock; lateral roof; 锚固围岩
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.1670

TD353; 深部沿空巷道受侧向顶板断裂所产生的动载影响,锚固围岩易产生大变形,甚至破坏失稳.以山东省孙村煤矿31120工作面上平巷为工程背景,首先采用YTJ20型岩层探测记录仪获得了锚固顶板裂隙发育规律及以脆性张裂破坏为主的破坏方式.然后,通过相似材料模拟试验方法获得了深部沿空巷道侧向顶板前期、过渡期和后期3个运动阶段典型特征,并分析了不同阶段锚固围岩破裂演化及能量释放规律;其中过渡期运动阶段锚固围岩内部应力、变形量急剧增大,裂隙发育明显,能量释放显著,对沿空巷道锚固围岩稳定性影响最大.最后,构建了侧向顶板断裂运动下沿空巷道结构力学模型,给出了锚固围岩输入能量与可抵抗能量定量计算方法,揭示了侧向顶板断裂诱发锚固围岩破坏失稳能量驱动机理,并定义了失稳能量判据,即当作用在沿空巷道锚固围岩上的能量大于锚固围岩可抵抗能量时,将发生破坏失稳.进一步地,提出了锚固围岩失稳风险等级划分方法和相应地控制技术,计算结果表明,31120工作面沿空巷道锚固围岩失稳风险等级为中风险.采取加强支护措施后,沿空巷道顶底板及两帮移近量分别减小35.47％和35.71％,锚索受力减小23.43％,变形速度明显降低,锚固围岩能量积聚程度减小.