深井复合顶板沿空留巷顶板变形试验与控制策略

本文主要探讨了深井复合顶板条件下沿空留巷顶板变形的实验研究及其控制对策。研究以淮南矿区顾桥矿1115(1)工作面轨道巷的实际工程地质条件为背景，通过作者团队自主研发的两向四面不等压加载试验平台进行了一系列试验。试验覆盖掘进、第一次采动、留巷以及第二次采动四个关键阶段，旨在深入理解复合顶板的动态变形特性。 首先，研究发现复合顶板在深井条件下的变形破坏呈现出独特的宏观形态，表现为"︶"型，其中中低角度的离层裂隙为主要分布形式。这揭示了复合顶板结构在受力作用下的响应模式，对于预测和控制顶板稳定性至关重要。 其次，当基本顶经历旋转下沉时，复合顶板裂隙快速发育，特别是在充填体上方，观察到了明显的压剪裂隙形成，这表明支撑体系必须能够应对这种动态变化，防止裂隙扩展导致的顶板垮塌风险。 接着，研究人员利用分形几何理论对复合顶板裂隙场进行量化描述，发现复合顶板裂隙的分形维数随模拟过程逐渐增加，尤其是在留巷阶段，由于基本顶下沉，裂隙的复杂性显著提升，表现出明显的升维现象。这一发现表明，顶板的复杂度变化与下沉量之间存在密切联系，可以用分形维数作为评估顶板稳定性的重要指标。 最后，根据上述研究成果，研究团队提出了针对深井复合顶板沿空留巷的针对性支护对策和技术方案，强调了在不同阶段实施“逐级强化”和“强化护表”的重要性。这些措施包括适时调整支护强度，优化充填材料的选择，以及采取有效的护表技术，以减小顶板的变形和破坏。 该研究不仅提供了理论依据，还通过工程验证确保了提出的控制策略的有效性。这项工作对于理解和管理深井复合顶板条件下的沿空留巷工程具有重要的实践指导意义，有助于提高矿山开采的安全性和经济效益。