宏观顶板活动支架增阻类型与预测模型

徐 刚，范志忠，张春会，于健浩，张 震，刘前进，李正杰，卢振龙

(1.天地科技股份有限公司 开采设计事业部，北京 100013；2.中煤科工开采研究院有限公司，北京 100013;3.河北科技大学 建筑工程学院，河北 石家庄 050018; 4.辽宁工程技术大学 力学与工程学院，辽宁 阜新 123000)

工作面开采后，岩层和顶板发生位移、破裂、垮落、失稳等活动，引起支架工作阻力增阻[1-3]。国内外对采动顶板断裂条件、采场岩层空间结构形成与失稳开展了大量研究，先后提出了砌体梁[4-5]、铰接梁[6]、传递岩梁[7]、悬臂梁-铰接岩梁[8]、关键层[9-16]等理论，较好地解释了工作面顶板来压机理，指导了工作面支护强度确定和顶板控制。综放或综采矿压监测结果表明，工作面正常割煤循环或者停采时支架工作阻力都随时间而动态增阻，文献[17]较早关注支架增阻的时间效应，曾引入岩石流变力学中西原模型蠕变曲线来拟合支架增阻。文献[18-19]针对停产和检修期间支架增阻速率的衰减特征，假设宏观顶板为原岩、控顶区无限长，建立了检修和停产期间支架增阻预测模型。文献[20-23]根据支架增阻的时间效应，提出加快工作面推进速度等减小支架压架危险的技术措施。这些研究加深了学界对支架增阻时间效应的认识。顶板赋存条件、开采阶段、支护质量等都影响支架增阻曲线形态，采煤割煤循环的支架增阻曲线形态尤其复杂。宁静等[24]以基本顶为研究对象，基本顶上承受覆岩荷载作用，下为原岩、支架控顶区和破断直接顶充填体支撑，进而建立了基本顶承载的力学模型，分析了覆岩荷载作用下基本顶破断位置及影响因素，但研究没有涉及顶板和支架增阻的时间效应。……