基于传递岩梁理论的周期来压步距预测研究

摘 要：依据传递岩梁的矿压理论，对老顶建立力学模型，在原有周期来压步距计算公式的基础上改进，得到了考虑支架工作阻力变化的老顶周期来压步距的计算公式，认为老顶周期来压步距大小受工作面液壓支架工作阻力影响。

关键词：矿山压力；周期来压步距；支架工作阻力；周期来压预警

引言

矿山压力的存在对于采矿活动的影响是两方面的，既有有利的一面，例如矿山压力把赋存在地下的煤炭压碎，方便人为开采和运出，也有有害的一面，例如矿山压力显现会造成冒顶，片帮，甚至岩爆等重大灾害事故，对煤炭的安全生产构成了巨大的威胁。近三十余年来，我国矿山压力与岩层控制的研究取得了重大进展，钱鸣高院士在20世纪70年代末80年代初结合大量生产实践及对岩层内部移动进行现场观测的基础上提出了“砌体梁”理论[1]，宋振骐院士提出了以上覆岩层运动为中心的“传递岩梁”理论[2]，老顶的初次来压和周期来压是采场矿山压力显现基本规律研究的内容，许多学者对此也行了深入的研究，窦林名[3]对老顶的来压过程及其预报，以及老顶破断后的运动规律进行了研究分析，卢国志[4]等对老顶的周期断裂步距和周期来压步距进行了对比分析，得出了周期断裂步距与周期来压步距之间的关系。通过现场实测观察到周期来压步距与工作面支架阻力变化之间有一定的联系，因此考虑支架工作阻力变化对于周期来压步距的研究具有重要意义。

1 周期来压步距的原理

老顶周期来压步距是指老顶岩梁在初次断裂之后，随着工作面的推进，老顶岩层的结构始终经历“稳定-失稳-再稳定”的变化，工作面的来压呈现出周期性，老顶岩梁也呈现出周期性断裂的趋势。准确预测老顶周期来压步距对于保证工作面安全十分重要。

2 力学模型的建立

此时周期来压步距不收敛于某一数值，需要根据工作面支架的工作阻力来具体分析，在式（2）中，在已知前一次周期来压步距的前提下，工作面支架阻力与下一次周期来压步距一一对应，因此可以利用式（2）计算周期来压步距，对周期来压进行及时预警。

参考文献

[1]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2]宋振骐.实用矿山压力与控制[M].北京：中国矿业大学出版社，1988.

[3]窦林名，岑传鸿.老顶的来压过程及其预报[J].中国矿业大学学报，1992，21（3）64-70.

[4]卢国志，汤建泉，宋振骐.传递岩梁周期裂断步距与周期来压步距差异分析[J].岩土工程学报，2010，32（4）538-541.

作者简介：宋正阳（1991-），男，中国矿业大学（北京）硕士研究生，从事矿山压力和放顶煤方向研究。