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作者：董昊福;张玮;孙广军;付慧见;龙昭熹;刘扬;刘冬亮;朱晓东;
单位：华亭煤业集团有限责任公司东峡煤矿;中国矿业大学矿业工程学院;中国矿业大学安全工程学院;
摘要：针对综放工作面端头的悬空顶煤长度过大、难以及时垮落的问题，基于高压水射流破煤造穴方法，提出了一种大倾角厚煤层端头顶煤水力破煤弱化技术。以东峡煤矿31123-1大倾角综放工作面为工程背景，建立了端头悬空顶煤力学模型，基于线性叠加原理推导了弯矩与剪应力共同作用下的悬空顶煤挠度方程，发现悬空顶煤自由端挠度最大，固定端因弯矩峰值产生最大拉应力，确定固定端处为水力弱化优选区域；揭示了高压水射流通过冲击破煤造穴、诱导裂隙扩展，切断顶煤与煤柱力学联系的弱化机制，并提出了钻孔定位→高压射流破煤→旋转造穴的标准化工序。运用数值计算和现场应用结合的方法，分析了采用该技术前后端头顶煤区域应力分布演化规律、巷道围岩变形特征与端头悬空顶煤垮落效果。结果表明：水力破煤弱化后，工作面煤柱内垂直应力和工作面超前支承应力峰值分别降低了29.6%和17.4%，巷道顶底板和两帮最大移近量分别降低了35.8%和37.8%，悬空顶煤长度由10 m减小至1 m。
关键词：综放工作面;大倾角厚煤层;顶煤弱化;端头悬空顶煤;顶煤垮落;水力破煤造穴
基金资助：国家自然科学基金联合基金重点项目（U21A20107）
