基于顶板切落的浅埋煤层开采支架工作阻力研究

摘要

针对浅埋煤层开采周期来压过程中顶板沿煤壁切落时支架工作阻力的确定方法进行研究。根据直接顶岩体在支承压力作用下破坏失稳的非线性变化特征,建立了由基本顶-直接顶-支架-矸石组成的系统力学模型,应用突变理论和岩石动力学相关分析方法,分别推导了系统失稳前静荷载和失稳后冲击动荷载作用下的支架压缩量表达式,获得了切顶过程中支架荷载的计算式,分析了其主要影响因素。通过对切顶时支架荷载的研究确定了其工作阻力的计算式。结果表明:直接顶的失稳破坏造成了顶板的切落,直接顶岩体的突跳量决定了冲击荷载的大小,系统失稳时的支架荷载除了与基本顶的周期来压步距、上覆岩层荷载、直接顶厚度有关外,还与支架和直接顶岩体的刚度比、直接顶岩体性质等因素相关。结合工程实例,验证了理论推导的合理性。理论研究成果对于分析切顶发生时的支架工作阻力大小,合理选择支架具有重要的工程意义。