沿空留巷充填区域直接顶受力状态探讨与应用

张自政^1,2，柏建彪³，王卫军¹，陈勇³，于宪阳¹

1. 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室2. 辽宁工程技术大学煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心3. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室

摘 要：针对综采放顶煤、复合顶板等松软破碎顶板沿空留巷直接顶稳定控制难题,根据沿空留巷顶板活动的时空特征,建立了沿空留巷充填区域直接顶弹性损伤力学模型,推导了充填区域直接顶应力分布表达式,研究了充填区域直接顶应力分布演化规律,进而得到了充填区域直接顶拉应力范围和水平错动范围计算式及相应的演化规律。结果表明:充填区域直接顶受力状态受基本顶回转下沉角和直接顶损伤变量的影响,随着基本顶回转下沉角的增加,拉应力作用范围逐渐减小,水平错动范围逐渐增大。结合新元煤矿3107工作面沿空留巷的工程地质条件,提出了分区域动态加固沿空留巷充填区域直接顶的控制对策,工程应用表明,沿空留巷充填区域顶板下沉量得到了有效地控制,沿空留巷围岩稳定性较好。

关键词：沿空留巷;充填区域;直接顶;受力状态;变分法;