回采巷道蝶叶形冒顶机理及其控制技术

李季^1,2，马念杰³，赵志强³

1. 西安科技大学能源学院2. 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室3. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院

摘 要：针对现有巷道冒顶机理在解释回采巷道冒顶机理时适用性不强的问题,以保德矿81305工作面运输巷为工程背景,利用理论分析,数值模拟及现场试验等方法,研究了回采巷道围岩蝶叶形塑性区形成机制和回采巷道蝶叶形塑性区演化规律,并揭示了回采巷道蝶叶形冒顶机理。研究发现,均质岩体圆形巷道塑性区蝶形边界的4个蝶叶会因蝶叶发生退化消失、偏转及扩展而形成蝶叶形塑性区,蝶叶形塑性区蝶叶尺寸主要受到侧压系数、围岩黏聚力、内摩擦角及巷道半径的影响。当蝶叶形塑性区蝶叶位于顶板时,蝶叶内发生塑性破坏的岩层会产生强烈变形,当锚索延伸量无法适应顶板的大变形时,便会出现因锚索被拉断而导致支护失效,使塑性区发生恶性扩展,最终导致冒顶事故的发生。基于回采巷道蝶叶形冒顶机理,提出了可接长锚杆与锚索协调支护技术和可接长锚杆与普通锚杆协调支护技术,该技术在81305工作面运输巷的工业试验,使该巷道在工作面回采期间,锚索破断率由原来64.5%降至12.5%,防止冒顶事故的发生。

关键词：蝶叶形塑性区;冒顶机理;可接长锚杆;回采巷道;