深井岩巷空顶区失稳及安全空顶距研究

为解决深井岩巷掘进过程中空顶区冒顶、片帮的安全问题,以吕家坨矿-950四采区回风道为工程背景,综合采用理论分析与数值模拟相结合的方法开展研究。运用卡斯特纳公式计算了巷道开挖之后塑性区半径为3.19 m,以此为基础建立了一端简支一端固支的空顶区岩梁力学模型,推导出了最大空顶距表达式。研究结果表明,-950四采区回风道的安全空顶距为2.6 m;运用GDEM模拟分析了不同工况下围岩的应力和损伤情况,模拟结果表明前方岩壁的支撑作用要明显高于后路锚杆对顶板的支撑作用,Ⅲ型工况下围岩的应力和损伤情况与Ⅱ型工况相差不大,考虑炮孔深度受限,空顶距为2.4 m时较为合适。

孤岛工作面过上覆采空区采场及顶板应力演化规律研究

基于孤岛工作面过上覆采空区采场及顶板应力演化规律,得出孤岛工作面过上覆采空区过程中顶板的重点管控区域,并以榆家梁煤矿52209综采工作面为工程背景,采用弹性薄板理论和GDEM数值模拟软件对其覆岩受力状态进行分析,结果表明:孤岛工作面过上覆采空区时,煤体受力呈现非对称分布,上覆采空区影响范围可分为应力影响区、冒落卸压区和压实稳定区。最终得出,工作面进入冒落卸压区和压实稳定区过程中,压力显现不强烈,与正常回采区域相比无明显变化,此区域为次要管控区域,进入应力影响区过程中,尤其在上覆采空区外侧20m范围内,压力显现特别强烈,此区域为重点管控区域,为工作面安全高效开采、避免顶板事故提供一定的理论依据。