摘要：明确工作面底板采动应力分布规律,实现采动影响下底板岩体及巷道破坏程度的精准把握,能有效防止底板巷道的变形失稳。为此,根据极限平衡理论,构建煤岩体超前采动应力力学模型,获得支承压力扰动阶段和采空区卸压阶段底板岩体的力学分布规律,并基于压剪破坏准则及岩体卸荷损伤机制,得到底板岩体及巷道围岩破坏时空演化特征,进一步采用数值模拟进行可靠性验证。结果表明:采高增大,工作面前方煤体塑性区范围增大,超前支承压力集中系数减小;超前采动支承压力越大,底板岩体内主应力差越小,莫尔应力圆半径小,对底板的影响强度减弱,具体表现为底板岩体压剪破坏深度的减小;卸荷后底板岩体受力状态相同,岩体卸荷起点的增大,卸荷量增加,卸荷张拉破坏加剧,底板岩体塑性区呈“马鞍形”;推进过程中巷道围岩塑性区发生由“椭圆形”−“蝶形”−“竖直椭圆形”时空演化特征,采动支承应力越大,巷道破坏越严重,破坏主要集中在顶板及肩角位置。设计初采高度为3.5 m,通过布设光纤测试系统,得到采动过程中底板岩体及巷道随工作面推进变形与破坏的时空演化规律,测得底板岩体破坏深度最大为16.7 m,巷道围岩破坏深度最大为5.2 m,巷道围岩体在整个监测期间内保持稳定,没有发生破坏性影响,满足生产安全需求。

摘要：切顶卸压是控制巷道变形的常用手段。针对含水层限制切顶高度的问题,以泊江海子矿113105工作面回风顺槽侧向悬臂、厚硬含水层顶板条件为背景,采用理论分析、数值模拟和现场工业试验的方法,研究了含水层顶板侧向悬臂切顶卸压的合理切顶角度。建立了切顶后巷道煤柱力学模型,推导出不同角度切顶后煤柱应力分布方程。运用ANSYS/LS-DYNA对不同角度切顶进行模拟,结果表明:不同切顶角度下岩石损伤及裂隙发育程度不同,切顶后煤柱应力均有所减小,切顶角度在85°~60°时,煤柱垂直应力呈现“驼峰”趋势,3 m处的垂直应力峰值较大,双峰值随着切顶角度的增大呈减小趋势,55°和50°角度切顶后,煤柱应力峰值点3 m处的垂直应力小于峰值点7 m处的垂直应力,双峰值随着切顶角度的减小呈增大趋势。现场试验表明:按照所设计角度切顶后,围岩应力明显降低,巷道结构变形程度能够满足工作面正常回采的需求,卸压效果显著。