掘进迎头顶板变形特征及合理空顶距确定方法

针对掘进迎头附近顶板稳定性影响因素多、空顶距离取值不合理导致掘进速度慢的难题,建立梁结构模型,分析空顶区直接顶下沉规律,并采用数值模拟和响应面法分析影响迎头顶板变形的关键因素及其交互作用关系。结果表明:地质力学环境不变条件下,影响顶板变形破坏的因素中空顶距离最关键,其次是软岩厚度,最后是支护强度。提出通过采用响应面法分析空顶距离、支护强度和岩层结构等关键因素的交互作用来确定最大空顶距离的方法;根据霍尔辛赫矿井条件,空顶距离超过2m且软岩厚度超过2m条件下顶板的下沉较难控制。在霍尔辛赫3603运输巷进行现场应用,将空顶距离定为2 m左右,并提高支护强度至0.1～0.15 MPa后,掘进速度提高约36%,而且巷道整体稳定可控,验证了研究结论的合理性。