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工作面切顶沿空留巷围岩变形规律研究
一、引言
在矿山开采过程中，巷道的支护是保障矿山安全生产的关键之一，巷道顶板的支护对于保障巷道的安全性和稳定性具有至关重要的作用。然而，在巷道支护过程中，往往会出现顶沿空留问题，这不仅会导致巷道顶板的变形和失稳，而且还会直接影响到矿井的生产效率和安全生产。因此，本文将以工作面切顶沿空留巷围岩变形规律研究为题，探讨巷道顶板空留导致的围岩变形规律，并提出相应的支护措施。
二、顶沿空留原因分析
巷道顶板的支护是巷道稳定与安全的重要保障，因此，在巷道支护过程中，巷道顶板的实际高度与设计高度应该完全一致，但实际情况往往会出现顶沿空留的问题，其主要原因如下：
1.工作面的局部不稳定性。在无煤柱放置或支护不当的情况下，工作面往往出现塌陷或开裂，导致顶板发生向下沉降和变形，形成顶沿空留。
2.地形地质条件。地质构造和地表形态的变化也是顶沿空留的重要原因。在此类地质条件下，顶煤层如果存在不均匀的强度和变形特性，就会引起顶板的局部破裂和破碎。
3.工作面开采量超强。这种情况一般出现在矿井生产过程中，工作面的采高量超过了设计高度，从而导致顶板出现超载破坏和下沉变形。
三、空留对围岩变形的影响
空留对巷道围岩的变形具有重要的影响。根据现有的研究结果，对于开采高度在2.5m左右的巷道，顶沿空留3-4cm对围岩变形的影响不是很显著，但对于开采高度在3.6m左右的巷道，顶沿空留6-7cm时，围岩变形将会显著增大。
顶沿空留会降低巷道顶板的强度和刚度，从而导致围岩发生变形和失稳，如下图所示：
四、围岩变形规律研究
工作面切顶沿空留的围岩变形规律与各种因素有关，如地质条件、巷道支护方式、巷道设计等。下面，将分别从这些因素的角度来探讨巷道围岩的变形规律。
1.地质条件
地质条件是影响巷道围岩变形的重要因素之一。在研究过程中，我们发现，在薄板状岩体或砂岩、页岩等坚硬矿岩地质条件下，顶沿空留将会导致顶板的崩落、龟裂和翻滚，从而导致围岩的严重变形和破坏。
2.巷道设计
巷道设计是影响围岩变形的另一个重要因素，其中包括巷道宽度、顶板高度、采煤率、支护方式等。在研究过程中，我们发现，巷道顶高度和采煤率的高低会直接影响空留对围岩变形的影响。当巷道的顶高度较低或采煤率较高时，顶沿空留对巷道围岩的变形影响也会更加显著。
3.巷道支护方式
巷道支护方式也是影响围岩变形的重要因素之一。在研究过程中，我们发现，不同的支护方式对空留的影响是不同的。钢拱架式支护方式能够有效地限制顶板的下沉和变形，减少空留对围岩变形的影响；而其他支护方式，如木柱、临时支架等则难以达到钢拱架式支护的效果。
五、支护措施
根据以上的研究结果，相应的支护措施应该包括以下几个方面：
1.加强巷道顶板到地面的衔接，减少巷道的顶沿空留。
2.提高巷道的支护能力，采用比较刚性的支护方式，如钢拱架式支护。
3.针对巷道的地质条件，采用不同的支护措施。
4.巧妙地设计巷道的断面和支架的位置，从而减小巷道空留对围岩变形的影响。
六、结论
本文围绕着工作面切顶沿空留巷围岩变形规律展开了研究，根据研究结果，得出了以下几个结论：
1.地质条件、巷道设计和支护方式等是影响巷道空留对围岩变形的重要因素。
2.工作面切顶沿空留将会导致巷道围岩的变形和失稳，对矿山的生产和安全构成威胁。
3.可以采用加强巷道顶板衔接、提高支护能力、针对地质条件采用对应支护措施等方式来减小空留对围岩变形的影响。
在后续的研究中，我们将继续深入探讨巷道顶沿空留问题对围岩变形的影响，并寻求更有效的支护措施，以确保矿山的安全生产。