承压水矿区切顶沿空留巷底板破坏理论与应用

为了研究承压水体上切顶沿空留巷底板破坏特征,基于矿山压力、弹性力学理论,考虑了沿空留巷条件下沿倾向方向上一个工作面顶板提前垮落对上覆岩层的支承作用,分别构建了周期来压时采场底板力学计算模型,理论计算采后底板分别在走向方向与倾向方向的破坏形态;采用钻孔压水试验与直流电法观测等多种实测手段验证了奥灰承压水体上开采底板破坏深度。研究表明:(1)理论计算采后底板沿工作面走向和倾向破坏形态:常规留设煤柱开采方式分别呈"勺形"和"倒马鞍形"、切顶沿空留巷开采方式均为"勺形";(2)常规留设煤柱开采方式底板破坏深度最大位置在工作面超前位置,切顶沿空留巷开采方式底板破坏深度最大位置在沿空留巷侧;(3)理论计算切顶沿空留巷开采较常规留设煤柱开采最大底板破坏深度减小1.8 m,减小百分比为13.8%,现场实测中切顶沿空留巷工作面底板破坏深度分别比条件相近的采用常规留设煤柱方式开采的董家河煤矿22507工作面、王村煤矿13506工作面底板破坏深度分别减小了2.06 m与1.86 m,减少百分比分别为19.1%与17.5%。理论计算与现场实测均表明切顶沿空留巷开采较常规留设煤柱开采方式底板破坏深度有着明显的减小,顶板定向切缝技术切断采空区部分顶板和巷道顶板之间的联系,使巷道上方一定范围内的顶板形成短臂梁结构,降低了煤壁侧的应力集中程度,无超前掘巷卸压效应和顶板切缝效应是导致切顶沿空留巷开采集中应力发生变化的主要原因,2者均有利于减弱超前集中应力及侧帮集中应力,降低了底板最大破坏深度。