沿空巷道侧向结构切顶卸压角度研究

切顶卸压是控制巷道变形的常用手段。针对含水层限制切顶高度的问题，以泊江海子矿113105工作面回风顺槽侧向悬臂、厚硬含水层顶板条件为背景，采用理论分析、数值模拟和现场工业试验的方法，研究了含水层顶板侧向悬臂切顶卸压的合理切顶角度。建立了切顶后巷道煤柱力学模型，推导出不同角度切顶后煤柱应力分布方程。运用ANSYS/LS-DYNA对不同角度切顶进行模拟，结果表明：不同切顶角度下岩石损伤及裂隙发育程度不同，切顶后煤柱应力均有所减小，切顶角度在85°～60°时，煤柱垂直应力呈现“驼峰”趋势，3 m处的垂直应力峰值较大，双峰值随着切顶角度的增大呈减小趋势，55°和50°角度切顶后，煤柱应力峰值点3 m处的垂直应力小于峰值点7 m处的垂直应力，双峰值随着切顶角度的减小呈增大趋势。现场试验表明：按照所设计角度切顶后，围岩应力明显降低，巷道结构变形程度能够满足工作面正常回采的需求，卸压效果显著。