沿空留巷超前预裂卸压机理及预裂钻孔布置原则

为阐明沿空留巷超前预裂卸压机理并指导预裂钻孔布置,建立混凝土支柱沿空留巷卸压数值模型,模拟分析预裂角度和预裂高度对留巷围岩应力与支柱顶面压缩量的影响规律,证实工作面超前预裂对沿空留巷具有卸压减沉效果,揭示沿空留巷超前预裂卸压机理,提出预裂钻孔布置原则,并进行工程验证。研究结果表明:工作面超前预裂对沿空留巷具有显著的卸压减沉效果,卸压效果主要体现在降低留巷周边围岩的应力集中;工作面超前预裂通过人工制造预裂带切断留巷上方侧向悬顶内的厚层坚硬顶板,从而切断采空区上部覆岩载荷传递路径,减小侧向悬顶对留巷的施压,实现留巷卸压;留巷卸压减沉效果与预裂角度或预裂高度之间具有正相关性。预裂钻孔倾角应尽可能大,预裂钻孔长度应使钻孔尽可能多地穿越厚层坚硬顶板,至少应高出垮落带上方第1个基本顶;何家塔煤矿50108工作面采用混凝土支柱沿空留巷技术回采,预裂钻孔倾角为80°,预裂钻孔垂深为29.0 m,超过第2个基本顶,端头支架平均压力相比无预裂降低29%,卸压效果显著,留巷效果较好。