超大采高综放开采煤壁板裂化片帮机理研究

基于榆神矿区埋深较浅、特厚坚硬煤层开采技术条件,采用现场观测、岩石力学试验和理论分析相结合的方法对特厚坚硬煤层超大采高综放工作面煤壁破坏形式和机理进行研究。现场观测发现煤壁破坏形式以纵向板裂化片帮为主,板裂化片帮破坏特征可分为板状板裂、"洋葱皮状"剥落、弹射型板裂和液压支架护帮板扰动下煤壁板裂化破坏。岩石力学试验表明试样在低围压和卸荷条件下更倾向于发生纵向劈裂破坏。煤壁板裂化片帮是工作面采动高应力卸荷环境下的结构主导型破坏,不同形式的板裂化破坏主要与煤体细观结构和应力环境差异相关。结合煤壁应力环境,从微观和宏观角度对板裂化片帮机理进行分析,采用损伤断裂力学和板结构力学分析并揭示了煤壁板裂化片帮发育过程力学机理,即不连续纵向割理在动、静载荷作用下扩展、贯通而形成板结构,板结构在不同应力环境下发生相应形式的破坏。本研究可丰富板裂化破坏案例及理论,为超大采高工作面煤壁板裂化片帮控制和防治提供理论基础。