顶切短臂梁采矿法应力分布分析

田晓虎

摘 要：20世纪60年代以来，我国矿业科技经历了“砌体梁理论（MBT）”和“转岩梁理论（TRBT）”两项技术创新。在此基础上，建立了传统的采煤方法（称为121采煤法），即开挖两条采煤工作面隧道。然而，随着开采深度的增加，地下洞室工程地质灾害频发。此外，煤柱开采的使用导致大量煤炭资源未被开发。为了解决上述问题，何曼超在2008年提出了“顶切短臂梁理论（RCSBT），称为110采矿法”。110采煤法的特点是煤层工作面，只开挖一条巷道，不留立柱。110采矿方法的实现包括：①定向预劈裂顶板切割;②采用高恒阻大变形锚杆/锚索支护顶板;③液压支柱封堵矸石。本文综述了110采矿法的原理、技术和应用。采用数值模拟和理论推导的方法，研究了顶板切割时“短梁”上的应力分布。

关键词：顶切短臂梁;采矿

1 背景

20世纪60年代，钱明高在国内首次提出了“砌体梁理论[1]”，并对利用预留煤柱在采空区进行超压传递和平衡的方法进行了充分的探讨。在此基础上，建立了长壁采矿法（121采矿法），其中一个回采工作面在下一个开采周期前需要两个超前开挖隧道和一个预留煤柱。基于MBT的121种采矿方法为我国矿业科学的发展奠定了坚实的基础[2]。第二次采矿创新始于20世纪80年代，以宋振奇提出的“转岩梁理论”为特征。这进一步说明了采场覆岩压力在高应力区域的过渡路径及其分布规律。在此基础上，提出了先进的长壁开采121采煤法，采用较小的煤柱进行内应力场开挖设计，为提高该时期采煤率做出了重要贡献。……