采矿与安全工程学报 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (4): 730-742.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0384

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深部厚煤层沿底巷道两帮变形破坏机理研究

单仁亮,彭杨皓,张炜卓,单忠豪,王志恩   

  1. 1. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;2. 华电煤业集团有限公司,北京 100035
  • 出版日期:2023-07-15 发布日期:2023-07-26
  • 通讯作者: 彭杨皓,E-mail: yanghao.peng@chd.com.cn Tel: 010-51965176
  • 作者简介:单仁亮(1964— ),男,江苏省盐城市人,博士,教授,博士生导师,主要从事岩土工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51474218,51134025)

Deformation and failure mechanism of two sides of bottom-driven roadway in deep thick coal seam

  • Online:2023-07-15 Published:2023-07-26

摘要: 为解决深部厚煤层沿底巷道变形大、围岩维护难题,以营盘壕煤矿2201工作面运输巷为工程背景,分析巷帮变形破坏特征及关键影响因素,基于巷帮应力状态分析,探讨巷帮围岩变形破坏机制,引入梁柱力学模型和剪切滑移破坏模型,确定巷帮综合破坏深度和锚杆长度,并运用数值计算方法对其进行系统模拟研究和论证。结果表明:两帮上部片状破裂,中上部层状开裂,中部块状剥落碎胀鼓起明显;支护系统欠合理、巷帮煤体性质变化、断面大、地应力高是造成巷帮变形破坏的主要原因;巷帮围岩变形破坏表现为浅部动态卸荷劈裂破坏、中深部(单侧无侧限)单轴压缩劈裂破坏(合称为“H”型破坏)和深部不完全共轭剪切破坏(“Y”型破坏)的“H+Y”型破坏机制,能够解释现场调研发现的煤巷变形破坏特征和现象;梁柱力学模型和剪切滑移破坏模型能够反映巷帮围岩的稳定性,综合破坏深度等于拉伸(劈裂)破坏深度与剪切(压剪)破坏深度之和;数值模拟与理论分析结果较为一致。

关键词: 深部, 厚煤层沿底巷道, 托顶煤巷道, 两帮, 破坏机制, 劈裂破坏, 剪切破坏

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