岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (10): 3219-3233.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1446CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1446
徐东1, 2,高明仕2, 3,郑锐1
XU Dong1, 2, GAO Ming-shi2, 3, ZHENG Rui1
摘要: 针对两工作面同采,造成端头区域顶板破碎、围岩动力显现严重等问题,通过研究不同层位厚硬顶板破断结构特征,建立了厚硬顶板破断力学模型,揭示了同采工作面厚硬顶板破断诱冲机制,分析了工作面覆岩静动载应力演化特征,提出了厚硬顶板工作面井上下协同压裂与顶板锚-注补强加固成层式支护“卸-固”协同防冲控制技术。研究表明:厚硬顶板易形成矿井冲击震源层,其破断释能具有远近场效应及区域致灾特征,造成矿井不同冲击动力显现;厚硬顶板破断释能与其强度、厚度、赋存层位、上覆岩层荷载以及采空区临界跨度等因素有关,两工作面同采采空区临界跨度增大,厚硬顶板破断释能增大,位于近采空区侧的高位厚硬顶板断裂线形成矿井诱冲关键震源点;采空区侧中低位厚硬悬臂梁结构造成工作面端头走向30~40 m、倾向70~80 m区域形成高静载三角应力集中区,叠合高位厚硬顶板破断强动载影响,引起工作面端头区域40 m范围直接顶和亚关键层1破碎,极易出现冒顶事故;井上下协同压裂防冲控制技术,可破坏高位冲击震源层,切断井下中低位厚硬悬臂梁,降低端头区域围岩静动载应力响应,深浅孔围岩注浆固化与锚注三阶协同支护成层式预应力支护壳,可提高端头区域破碎顶板强度及完整性,增强围岩抗冲性能。现场采用“卸-固”协同防冲技术,围岩应力降低了19.2%~20.4%,变形量降低了74.0%~77.2%,支架压力降低了24.2%,顶板动载扰动减弱,围岩塑性区减小,采场围岩稳定性显著提升。
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