采空区侧向悬臂切顶破断长度研究及应用

巷道煤柱侧采空区(侧向顶板)经常会遇到厚硬顶板,短期内不会自然垮落,容易诱发矿震及垮顶等事故。以泊江海子矿113105工作面为研究背景,针对侧向长悬臂造成的强矿压现象,基于顶板断裂力学,建立采空区侧向长悬臂力学模型,对切顶前后顶板间岩体断裂长度进行分析。结果表明:岩体的抗拉强度、厚度和摩擦系数较大时,断裂后的前梁长度较长;当岩体的密度及切顶角度增大时,断裂后的后梁长度较长;通过物理试验,切顶后长悬臂断裂成2块5~8 m长的块体,顶板呈周期垮落特性,实现了对巷道侧向悬臂岩层的主动卸压目的。现场试验表明:爆破切顶后围岩应力得到转移,矿压显现减少,巷道变形能满足工作面正常回采需求,保障了矿井的高产高效。

大采高工作面切顶卸压沿空留墙技术可行性研究

为解决大采高工作面沿空留墙混凝土墙体承载大导致墙体大量变形的问题,针对王庄煤业沿空留墙现场条件,对沿空留墙混凝土承载结构进行了确定,计算了混凝土墙体承受载荷与其最大承载能力,提出了采用切顶卸压技术减弱墙体承受载荷。通过数值模拟分析得出采用切顶措施后,可以有效减小工作面侧向支承应力峰值,减小混凝土墙体承受的载荷,降低回采巷道煤帮侧应力集中现象,达到卸压的效果。以数值模拟结果为基础确定采用爆破切顶技术,切顶高度为15 m,并对爆破方案进行了设计。现场实践结果表明,该爆破切顶方案成功起到了卸压护巷的作用。