坚硬顶板切顶成巷挡矸结构变形与破坏机理研究

针对坚硬顶板切顶成巷过程中挡矸结构易弯曲、偏移问题，以邱集煤矿11煤1105工作面运输巷为研究对象，构建全过程挡矸结构力学模型，并结合ABAQUS数值模拟软件分别模拟了受矸石冲击、挤压时挡矸结构受力变形情况。研究结果表明：坚硬顶板垮落矸石冲压特征明显，易导致挡矸结构横向弯曲，尤其是挡矸结构中工字钢上部变形严重，通过对工字钢顶端施加横向约束力，可有效减小工字钢变形；受矸石挤压作用，金属网发生网兜变形，并对相邻工字钢产生较大的拉应力，易造成整体失稳；工字钢间距800 mm时钢筋网变形量降低明显。提出1种新型挡矸支护方案，经现场实施监测，新方案下矸石帮变形减小了约49%，满足生产安全需要。