岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (3): 989-998.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1633

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切顶卸压无煤柱自成巷顶板变形 机制及控制对策研究

杨军1，魏庆龙1, 2，王亚军1, 3，高玉兵1, 2，侯世林1, 2，乔博文1, 2   

  1. 1. 中国矿业大学(北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京 100083；2. 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院，北京 100083； 3. 同济大学 土木工程学院，上海 200092
  • 收稿日期:2019-09-27 修回日期:2019-07-29 出版日期:2020-03-11 发布日期:2020-05-26
  • 通讯作者: 王亚军，男，1990年生，博士后，主要从事无煤柱开采技术的研究工作。E-mail: yyajun1990@163.com E-mail:yjlr@163.com
  • 作者简介:杨军，男，1979年生，博士，副教授，主要从事软岩巷道支护、无煤柱开采技术的研究工作。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划资助项目（No.2018YFC0603705，No.2016YFC0600901）；国家自然科学基金面上项目（No.51674265）；国家自然科学基金青年科学基金项目（No.51904207）。

Roof deformation mechanism and control measures of pillarless mining with gob-side entry retaining by roof cutting and pressure relief

YANG Jun1, WEI Qing-long1, 2, WANG Ya-jun1, 3, GAO Yu-bing1, 2, HOU Shi-lin1, 2, QIAO Bo-wen1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining & Technology(Beijing), Beijing 100083, China; 2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining & Technology(Beijing), Beijing 100083, China; 3. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
  • Received:2019-09-27 Revised:2019-07-29 Online:2020-03-11 Published:2020-05-26
  • Supported by:
    This work was supported by the State Key Research Development Program of China(2018YFC0603705, 2016YFC0600901), the National Natural Science Foundation of China(51674265) and Youth Science Fund Project of the National Natural Science Foundation of China(51904207).

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摘要： 为了探究切顶卸压无煤柱自成巷开采技术下短臂梁顶板的变形机制和影响因素，分析了该技术条件下的顶板结构及运动过程，建立了短臂梁顶板的力学模型，运用功能原理推导了短臂梁顶板在前期、中期和后期3个阶段的变形量计算公式，讨论了短臂梁顶板在各变形阶段的影响因素及其敏感性，并针对各变形阶段的主控因素提出了相应的控制思路。结果表明：短臂梁顶板在前期阶段的变形量较小，此阶段基本顶弹性模量、巷内及切顶支护强度、切顶高度对其影响比较显著；在中期阶段的变形量较大，碎胀系数、短臂梁弹性模量、留巷宽度对其影响比较显著；后期阶段顶板处于相对稳定状态，变形量基本不再变化。为此针对柠条塔矿S12012工作面提出了“巷内及时高强支护+切顶方案优化”的阶段性主控因素控制对策，现场应用效果良好。

关键词: 切顶卸压, 无煤柱自成巷, 切顶短臂梁, 顶板变形, 影响因素, 控制对策

Abstract: In order to explore the deformation mechanism and influencing factors of the short cantilever beam under the technology of pillarless mining with gob-side entry retaining by roof cutting and pressure relief, the roof structure and motion process are analyzed, and the mechanical model of the short cantilever beam roof is established. Based on the principle of function, a calculation formula for the deformation of the short cantilever beam roof in the three stages of the early, middle and late stages is derived. The influencing factors and sensitivity of the short cantilever beam roof in each deformation stage are discussed, and the corresponding control ideas are put forward according to the main control factors in each deformation stage. The results show that the deformation of the short cantilever beam roof in the early stage is small. At this stage, the elastic modulus of basic roof, the strength of support in roadway and roof, and the height of short cantilever beam have a significant influence on it. In the medium-term stage, the deformation is large, and is significantly affected by the bulking coefficient, the modulus of the short cantilever beam roof and the width of the roadway. The roof is in a relatively stable state at the later stage, and the deformation is basically no longer changed. A countermeasure of phased main control factors, namely timely high-strength support in roadway + roof cutting plan optimization was proposed for the S12012 working face of Ningtiaota coal mine. Good effect of field application was verified.

Key words: roof cutting and pressure relief, pillarless mining with gob-side entry retaining, roof cutting short cantilever beam, roof deformation, influence factor, control measures

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[1] 刘希灵, 刘周, 李夕兵, 韩梦思. 单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 267-274.
[2] 尹黎阳, 唐朝生, 谢约翰, 吕超, 蒋宁俊, 施斌, . 微生物矿化作用改善岩土材料性能的影响因素[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2525-2546.
[3] 胡明鉴, 张晨阳, 崔翔, 李焜耀, 唐健健, . 钙质砂中毛细水高度与影响因素试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4157-4164.
[4] 钟祖良, 别聪颖, 范一飞, 刘新荣, 罗亦琦, 涂义亮, . 土石混合体注浆扩散机制及影响因素试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4194-4202.
[5] 陈上元, 赵 菲, 王洪建, 袁广祥, 郭志飚, 杨 军, . 深部切顶沿空成巷关键参数研究及工程应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 332-342.
[6] 石泉彬，杨 平，于 可，汤国毅,. 冻土与结构接触面次峰值冻结强度试验研究[J]. , 2018, 39(6): 2025-2034.
[7] 夏才初，吕志涛，黄继辉，李 强, . 寒区隧道围岩最大冻结深度计算的半解析方法[J]. , 2018, 39(6): 2145-2154.
[8] 王正振，龚维明，戴国亮，王晓阳，李亮亮，肖 刚,. 厚垫层-砂桩复合地基现场试验研究[J]. , 2018, 39(10): 3755-3762.
[9] 何满潮，高玉兵，杨 军，王建文，王亚军，朱 珍, . 厚煤层快速回采切顶卸压无煤柱自成巷工程试验[J]. , 2018, 39(1): 254-264.
[10] 王志刚，郭晓菲. 双河煤矿采动巷道顶板裂隙的分形研究[J]. , 2017, 38(8): 2377-2384.
[11] 李 芃，谭晓慧，辛志宇，王 雪，谢 妍,. 确定渗析平衡时间的数值模拟方法[J]. , 2017, 38(11): 3363-3370.
[12] 包 含，伍法权，郗鹏程，. 基于统计本构关系的岩体弹性模量特征及影响因素分析[J]. , 2016, 37(9): 2505-2512.
[13] 傅 华，赵大海 ，韩华强，凌 华,. 不同级配粗颗粒材料动力特性试验研究[J]. , 2016, 37(8): 2279-2284.
[14] 荣垂强，赵晓华， 邹 宇,. 基桩低应变法三维干扰最小点位置的影响因素及确定方法[J]. , 2016, 37(6): 1818-1824.
[15] 欧阳斌强，唐朝生，王德银，徐士康，施 斌. 土体水分蒸发研究进展[J]. , 2016, 37(3): 625-636.
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[1] 李加贵，陈正汉，黄雪峰，李 佳. 原状非饱和Q3黄土的土压力原位测试和强度特性研究[J]. , 2010, 31(2): 433 -440 .
[2] 胡明鉴，汪 稔，陈中学，王志兵. 泥石流启动过程PFC数值模拟[J]. , 2010, 31(S1): 394 -397 .
[3] 张建新，刘双菊，周嘉宾. 逆作基坑开挖卸荷对工程结构的影响分析[J]. , 2010, 31(S2): 218 -223 .
[4] 薛云亮，李庶林，林 峰，徐宏斌. 考虑损伤阀值影响的钢纤维混凝土损伤本构模型研究[J]. , 2009, 30(7): 1987 -1992 .
[5] 张军辉. 不同软基处理方式下高速公路加宽工程变形特性分析[J]. , 2011, 32(4): 1216 -1222 .
[6] 王亮清，P.H.S.W. Kulatilake，唐辉明，梁 烨，吴 琼. 双临空面岩质边坡滑动与倾倒破坏的运动学分析[J]. , 2011, 32(S1): 72 -77 .
[7] 李 旭，张利民，敖国栋. 失水过程孔隙结构、孔隙比、含水率变化规律[J]. , 2011, 32(S1): 100 -105 .
[8] 邓华锋，李建林，刘 杰，朱 敏，郭 靖，鲁 涛. 考虑裂隙水压力的岩体压剪裂纹扩展规律研究[J]. , 2011, 32(S1): 297 -0302 .
[9] 焦贵德 ，赵淑萍 ，马 巍. 长期循环荷载下冻土内部温度变化的试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 233 -238 .
[10] 言志信 ，曹小红 ，张刘平 ，张海东. 地震作用下黄土边坡动力响应数值分析[J]. , 2011, 32(S2): 610 -614 .
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