综放工作面空巷顶板稳定性研究：充填与控顶策略

"综放工作面充填过空巷顶板失稳机理及控顶研究" 综放工作面，即全机械化放顶煤工作面，是煤炭开采中的一个重要环节，通常涉及复杂的安全和技术问题。在综放工作面通过空巷时，会面临如压架、大面积冒顶等严重挑战。本研究以山西某矿4318综放工作面过空巷的实际案例为基础，深入探讨了这一问题。 首先，研究人员建立了空巷基本顶力学模型，该模型有助于理解空巷顶板稳定性的基础机制。通过对模型的研究，发现顶板的破断和滑落失稳是导致压架的主要原因。顶板的稳定性直接关系到工作面的安全和生产效率，因此确定维持空巷顶板稳定的最小支护阻力至关重要。研究表明，这个最小支护阻力应大于4.5 MPa，这是一个重要的数值参考，对于保障工作面的安全生产具有指导意义。 为了找到最佳的控制顶板失稳的方法，研究采用了FLAC3D软件进行数值模拟。通过分析不同充填体强度下空巷围岩的应力分布、塑性区宽度以及巷道变形情况，可以确定最适宜的充填体强度。结果显示，最佳的充填体强度为7.1 MPa，这有助于增强空巷顶板的支撑力，防止顶板破裂和巷道变形。 此外，工业试验对比了三种不同的支护方式：木垛支护、锚杆(索)支护和高水材料充填。试验表明，高水速凝材料充填不仅能够有效地支撑顶板，防止冒落现象，同时还能保持帮部稳定，从而确保综放工作面的正常推进。这种新型的充填材料和方法，对于解决综放工作面过空巷的安全问题提供了创新且实用的解决方案。 该研究通过理论建模、数值模拟和工业试验，揭示了综放工作面过空巷时顶板失稳的机理，并提出了有效的控制措施。这不仅对于提升煤矿开采的安全性具有重要意义，也为类似条件下工作的煤矿企业提供了切实可行的技术参考。通过采用科学的支护策略和材料，可以显著降低事故风险，提高工作效率，同时也体现了科技在煤炭行业的应用价值。