为了系统地研究薄基岩厚松散层顶板支护的关键参数,以锦界煤矿31408工作面顶板附近薄基岩区域为工程背景,采用理论计算和数值模拟等手段,分析该条件下的围岩冒落和压力的变化规律。为巷道支护及切眼位置选择提供依据,切实地指导生产实践。 第37卷第10期锦界煤矿薄基岩厚松散层条件下顶板结构稳定性研究———王永军Vol.37No.10律，首先需要对顶板结构进行探查，掘取顶板岩芯，结构稳定性研究-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压弯管机滚弧机然后采用万能力学伺服试验机对基岩段和松散层等各个岩层的物理力学参数进行测试。表1工作面煤层顶、底板特征表2岩层物理力学参数2松散层围压计算（1）泰沙基理论泰沙基理论认为上覆松散层存在一定的黏结力，符合莫尔-库伦强度准则，巷道开挖以后将产生滑动面，泰沙基理论计算模型如图1所示。图1泰沙基理论计算模型解算微分平衡方程可得出松散层作用在巷道顶板基岩的压力pv=γa+htan45°-φ2!"#$-cλtanφ1%-e&+qe（1）式中q———地面附加载荷，kN/m；λ———松散层侧压力系数，一般取λ=1；c———松散层黏聚力，kPa；γ———松散层容重，kN/m3；a———巷道半跨，m；H———埋深，m；h———巷道高度，m；φ———松散层内摩擦角，（°）；（2）普氏理论普氏理论由俄国学者普罗托奇雅阔诺夫提出，其认为松散层压力作用在基岩上，将基岩顶板压断以后，巷道冒落的空间会形成一个自然平衡拱使得松散层呈现出一定的自撑能力

转载 ，如图2所示。由此可推断出基岩仅承受冒落平衡拱内的松散层重量。普氏理论计算的松散层压力G=4γ3fa+htan45°-φ2!"%&（2）其中，岩石的普氏系数f=R/10式中R———岩石单轴抗压强度，MPa。图2普氏理论计算模型3围压理论计算方法分析以上2种理论计算松散层围压的方法各有特点，在条件相同情况下，计算的结果有差异，为了更好地分析哪种大，为了增加计算速度和成图质量，将模型松散层厚度定义为15m，其余厚度换算成垂直应力施加在模型顶面。采用FLAC3D数值模拟程序进行模拟研究，根据锦界煤矿岩层结构柱状图及岩层性质，确定31408巷道数值模拟的示意模型如图6所示，分别模拟9、10、12、14、16m等不同厚度基岩对顶板结构稳定性的影响。图6巷道基岩厚度示意模型（2）顶板围压变化规律在巷道中部设置测点，监测巷道中部应力的变化情况，将不同基岩厚度下，围压的数据绘制成图，结果如图7所示，可以看出不同基岩厚度条件下巷道开挖后围压的演化过程，其中，当基岩厚度9m时，巷道最大围压220.6kPa，与普氏理论计算结果接近。随着巷道围岩应力重新分布，不同基岩厚度下各个测点应力变化逐渐稳定。图7不同基岩厚度下巷道围压的变化（3）塑性区变化规律基岩厚度对顶板结构稳定性起到至关重要的影响，FLAC3D模拟了不同厚度基岩在巷道开挖后顶板结构的塑性分布状态，解算平衡后形成的顶板塑性区分布图如图8所示。（a）基岩厚度9m（b）基岩厚度10m（c）基岩厚度12m（d）基岩厚度14m（e）基岩厚度16m图8不同基岩厚度顶板塑性区分布图根据图8的模拟结果将基岩厚度与未发生塑形破坏的完整岩层厚度关系绘制成图，如图9所示，随着基岩厚度的增加，巷道顶板岩层完整性逐渐增强，并可以得出基岩厚度与完整岩层厚度的拟合曲线y=10.79lnx-22.75通过推演基岩厚度不大于8.3m时，巷道上方的顶板将全部呈现塑形状态，此时，巷道会在围压的作用下发生失稳破坏。Vol.37No.10锦界煤矿薄基岩厚松散?结构稳定性研究-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压弯管机滚弧机 转载