李金华，陈文晓，苏培莉，段 东，宋勇军

深孔预裂强制放顶断裂力学模型研究

李金华，陈文晓，苏培莉，段 东，宋勇军

(西安科技大学 建筑与土木工程学院，陕西 西安 710054)

预裂强制放顶是一种保障煤矿安全生产的重要技术。为确定初采期间深孔预裂强制放顶的合理参数，根据基本顶岩层的结构特点，基于断裂力学理论，建立含斜裂隙的深孔预裂强制放顶断裂力学模型，推导基本顶初次破断距及支架阻力表达式，对模型参数进行了敏感性分析。分析结果表明：基本顶初次破断距随预裂裂隙倾角或垂深比的增大而减小，随支架阻力的增大而增大；裂隙倾角从10°增加到90°，基本顶初次破断距的最大减幅为83.16%；裂隙垂深比从0.1增加到0.9，基本顶初次破断距的最大减幅为65.84%；支架阻力从3 MN增加到18 MN，基本顶初次破断距的最大增幅为1.4倍；理论计算与现场实测对比，验证了该模型的合理性，研究结果可为坚硬顶板煤层深孔预裂强制放顶参数设计和施工提供指导。

深孔预裂；强制放顶；初次破断距；裂隙倾角；垂深比；支架阻力；力学分析

我国煤层赋存条件复杂，坚硬顶板煤层约占总开采煤层的三分之一。由于坚硬顶板具有强度高、节理裂隙不发育、整体性强等特点，工作面初采期间极易形成大面积悬顶，顶板的突然冒落会引发工作面强烈来压，造成“压架”“飓风”等突发性事故，严重威胁着煤矿的安全生产[1-3]。因此，坚硬顶板的控制理论与技术一直是矿山压力研究的重点问题。……