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回采巷道过断层顶板破坏特征研究

晁建伟  
【摘要】:断层破坏了岩层的连续性和完整性;导致断层附近岩石破碎、强度低、力学性质比较复杂,易发生冒顶事故。回采巷道过断层的常用方案为:①断层前起坡挑顶穿越断层;②直接穿越断层后再挑顶起坡至上盘煤层。本文以在这两种方案下过逆断层下盘回采巷道为研究对象,通过相似材料模拟试验,分析研究了巷道各点超前应力峰值点分布规律及巷道顶板破坏特点,表明在回采巷道过断层过程中在断层上盘和下盘都存在一个最大应力破坏点;且暗示出巷道顶板的破坏是由三个应力载荷共同作用的结果,即:一是原始应力场中水平应力因巷道开挖而重新分布后对顶板形成的载荷;二是垂直应力重新分布后形成两侧应力集中区,三是断层面受上盘挤压而形成的垂直断层面的侧向应力的分力。然后通过理论分析建立了过断层时最大应力破坏点理论公式和巷道顶板移近量理论公式。又采用三维数值模拟技术,应用FLAC3D有限数值差分程序分析了这两种不同方案下掘进回采巷道上覆岩层超前应力、位移、塑性区的分布特征,并对这两种方案模拟结果进行对比研究,对相似模拟试验得出的规律进行了定性验证。最后,结合陈四楼矿上的生产实际情况,应用提出的理论公式提出方案,并对支护方案进行现场观测,达到了预期的效果,可为其它相似条件下回采巷道的支护提供参考。


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