深部开采底板破坏与基本顶岩梁初次垮断的联动效应

深部承压水上开采基本顶初次垮断作为一种剧烈的矿压显现,往往造成底板大范围失稳破坏而诱发突水事故。为研究深部开采底板与基本顶初次垮断的联动破坏效应,应用相似材料试验分析了深部开采顶底板的初次断裂破坏特征,建立了基本顶岩梁初次垮断前后的顶板结构模型及底板力学模型,从应力增量角度研究了深部开采底板压剪、卸荷破坏与基本顶岩梁初次垮断的联动效应,应用离散元软件模拟了不同采深下基本顶初次垮断前后底板应力及变形的联动变化效应,并提出了预裂基本顶消除跨中触矸效应、提高支架工作阻力降低顶板垮断动载荷、降低底板应力卸荷起点与卸荷幅度等弱化顶底板联动效应的深部开采围岩控制技术。结果表明:深部开采基本顶初次垮断后,跨中触矸的采空区中部底板存在一压应力增高区域,其位移由垮断前向上鼓起转变为向下压缩;底板压力拱后拱脚位置由切眼煤壁端变换为触矸区域,底板压力拱由极限跨距的单一拱结构变换为两宽度约为极限跨距一半的双拱结构;采深越大,触矸区域底板水平应力增量越高,且垂直应力增量的影响深度高于水平应力;随最大应力变化量增大,底板最大变形量近似非线性指数增长,且垂直方向非线性增加最甚。