摘要：焦作煤田赋存深埋厚冲积层薄基岩煤层,覆岩构成的特殊性导致顶板活动剧烈、地表下沉 系数大,采场面临强矿压、突水溃沙威胁,沉陷区出现裂缝和积水,破坏房屋和农田。 为提高深埋薄 基岩采场围岩控制效果,以赵固二矿 14030 工作面为工程背景,采用室内试验、理论分析和现场实 测等手段研究覆岩采动裂隙发育特征、顶板结构形态与承载机理,探究支架选型与灾害防控方法。 结果表明:覆岩变形存在初始静止、慢速增长、快速增长和突变增长 4 个阶段,前 2 个阶段覆岩稳 定,第 3 阶段因变形局部集中进入非稳定状态,第 4 阶段因非连续变形进入裂隙发育进程;采动裂 隙萌生于高位厚冲积层,下行扩展导致基岩全厚断裂,形成覆岩冒落拱与拱脚高耸岩梁复合结构; 覆岩连续变形受关键层控制,非连续变形由冲积层冒落裂隙主导;基于关键层沉降特征解释了采动 裂隙萌生于高位厚冲积层的原因,揭示了裂隙下行扩展并贯穿岩层交界面的能量原理,采用断裂力 学理论推导了基岩发生全厚剪切破断的力学条件;构建了冲积层冒落拱与拱脚高耸岩梁复合结构 力学模型,提出了冒落拱极限承载能力与实际边界载荷计算方法,得到了冒落拱发生结构失稳的力 学判据,采动应力旋转促进冲积层载荷向拱脚两侧传递,增强了冒落拱自稳能力;提出了基岩破断 面恒定法向刚度条件下高耸岩梁承载能力计算方法,确定了保持岩梁平衡所需支架具备的支撑能 力;基于厚冲积层冒落拱与拱脚高耸岩梁复合承载机理,提出了液压支架强度-刚度双参量选型方 法和覆岩突水溃沙通道快速识别方法,实测结果表明赵固二矿 14030 工作面支架选型基本合理,突 水溃沙通道识别则为顶板注浆钻孔参数确定提供了指导。
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