采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (4): 879-889.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0420

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变层间距坚硬顶板破断运动致灾机制研究

王君1,刘怀东1,刘长友1,王飞2,赵波智1,朱卫兵1,张涵锐1   

  1. 1. 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏 徐州 221116;
    2. 浙江省第三地质大队,浙江 金 华321000
  • 出版日期:2025-07-15 发布日期:2025-07-15
  • 通讯作者: 王君,E-mail: 13814449893@163.com ,Tel: 13814449893
  • 作者简介:王君(1986— ),男,江苏省扬州市人,博士,从事矿山压力与岩层控制方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52074267)

Study on the mechanism of disasters caused by fracturing movement of hard roof with varying interlayer spacing

  • Online:2025-07-15 Published:2025-07-15

摘要: 坚硬顶板的破裂运动是诱发冲击地压等动力灾害的重要因素。采用理论分析、实验室试验、现场工程实践等方法,开展了朱仙庄矿变层间距坚硬顶板破裂致灾机制及分区控制研究。结果表明:该矿上覆五含岩层厚度大、强度高、完整性好,在发生破裂运动时具有强冲击风险性,并且该岩层沿工作面推进方向与煤层间距逐渐减小直至完全接触,顶板型冲击地压的风险逐渐增大。通过建立五含顶板初次破断与周期破断力学模型,并根据层间基岩厚度的变化将五含岩层的周期破断划分为“完全触矸”“部分触矸”与“完全悬空”3个阶段,厘清了五含岩层初次破断与周期破断不同阶段的断裂步距与能量积聚特征;为降低顶板型冲击事故的发生,在初次断裂期间五含岩层厚度应不超过36 m;在周期断裂期间五含岩层预裂高度应大于10 m。确定采用深孔爆破五含坚硬顶板,给出了炮孔施工布置方案,工程实践后工作面支架工作阻力仅占额定工作阻力的69.33%,巷道顶底板及两帮最大移近量仅分别为24.9 mm和18.6 mm,取得了良好的防冲效果。

关键词: 变层间距顶板, 坚硬顶板, 冲击地压, 能量积聚, 深孔爆破

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