离层临界值受采动影响的探索

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1、关于锚杆支护巷道顶板离层临界值受采动影响的探索李建永庞静（中国矿业大学江苏徐州221008）摘要：在研究离层现象产生的原因以及受采动影响前后巷道受力与变形情况的基础上，提出将受采动影响前的巷道应变模型简化为固支梁，将受采动影响后的巷道应变模型简化为简支梁的力学模型，在初步建立锚杆支护巷道顶板离层临界值计算的理论依据方面做出探索，以求更好地为生产服务。关键词：锚杆支护；离层；采动影响；固支梁；简支梁ExplorationinInfluenceofMiningonRoofSeparationMarginalVa

2、luesofRoadwaySupportedwithAnchorBoltsLIJian-yong,PANGJing(ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,221008,China)Abstract:Basedonstudyingthereasonofroofseparationphenomenonandanalyzingthesituati-onofroadwaywhichisdistortedbeforeandaftermining,Itispropose

3、dthatthesituationofroad-waywhichisdistortedbeforetheinfluenceofminingcanbesimplifiedasSolidstrut-beam.while,thesituationofroadwayaftertheinfluenceofminingcanbesimplifiedasSimplebeam.Inordertoprovideabetterservicefortheproduction,wehavemadeanexplorationinth

4、epreliminaryest-ablishmentofthetheorythatiscalculationonroofseparationmarginalvaluesofroadwaysuppor-tedwithanchorbolts.Keywords:supportedwithanchorbolts;roofseparation;theinfluenceofminingmoves;solidstrut-beam;simplebeam目前，锚杆支护在煤矿巷道中应用非常广泛，对于锚杆支护的巷道，巷道顶板的离

5、层失稳一般没有明显的征兆，但其潜在的危害却是极大的，当顶板离层量达到某一极限值（即顶板离层临界值）时，下覆岩层就有冒落的危险，这对安全生产构成严重威胁。安全情况下就是要保证顶板离层量小于临界值，而巷道顶板离层临界值的确定至今尚缺乏具体有效的理论作参考。因此，研究巷道顶板离层值的变化规律对预报和预防顶板事故的发生，指导安全生产具有十分重要的意义。本文在试验的基础上运用力学及相关知识对锚杆支护巷道受采动影响前后顶板离层值的变化做初步探索。1.顶板离层及其产生的主要原因：顶板离层系指巷道顶板岩层中一点与其上方一定

6、深度岩层中某点的相对位移量。我们关注的巷道顶板离层主要是指直接顶与基本顶的相对位移。巷道顶板产生离层的主要原因是巷道顶板岩层的非均质性和不连续性，特别是不同岩层在变形量上的差异性。煤矿巷道中煤层顶板一般可分为伪顶、直接顶和基本顶，其中，伪顶对采掘及巷道维护影响不大，而直接顶的岩石力学性质（包括硬度、抗拉压能力等）一般较基本顶为差，从而当受到等量载荷时，直接顶变形量较基本顶岩层大，从而导致离层现象的产生。锚杆支护巷道示意图如图1所示；图1锚杆支护煤层巷道示意图巷道自开掘至报废随时间推移其受力状况一般可分为两个

7、阶段：巷道受采动影响前（即自开掘至周围煤体回采前）和巷道受采动影响后（即自周围煤体回采至垮落报废前）。由于锚杆将直接顶（或直接顶的一部分）锚固为一个组合体，且一般巷道延伸方向较巷道的宽度和高度大的多，因此可将锚杆支护巷道的应变分析问题视为平面应变问题。且在巷道周围煤体回采前，由于巷道的宽度较实体煤跨度小的多，故其承受上覆岩层的支承压力相对较小，对周围煤体的破坏相对较弱；而当巷道周围的煤体回采后，由于受采动的影响，巷道承受上覆岩层的支承压力较大，对周围煤体的破坏较严重，使其对上覆岩层的固定能力丧失。通过上述分

8、析，我们可以将受采动影响前煤层巷道应变模型简化为固支梁，将受采动影响后煤层巷道的应变模型简化为简支梁；应用此理论对两种情形下的巷道顶板离层量进行分析、计算，从而建立巷道顶板离层临界值计算的理论基础。1.巷道顶板离层值的分析与理论计算2.1巷道受采动影响后顶板离层临界值的分析与计算由于受采动影响后锚杆锚固的直接顶组合体可视为简支梁，因而当其与上覆岩层发生离层后，组合体仅受自重。如果忽略上覆岩层的变形量，组合体的极限