矿震条件下巷道顶板动力响应规律及影响因素研究

doi:10.11799/ce202602012

煤炭工程 ›› 2026, Vol. 58 ›› Issue (2): 93-100.doi: 10.11799/ce202602012

矿震条件下巷道顶板动力响应规律及影响因素研究

缪小冬，苏士杰，蔡少阳，苟雷雨，安　栋，郑建伟

1. 中天合创能源有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 017010
2. 中国中煤能源股分有限公司，北京 100120
3. 煤炭科学研究总院有限公司，北京 100013
4. 北方工业大学土木工程学院，北京 100144

收稿日期:2025-06-23 修回日期:2025-12-03 出版日期:2026-02-15 发布日期:2026-03-16
通讯作者: 安栋 E-mail:andong@ncut.edu.cn

Dynamic response law and influencing factors of roadway roof under mining-induced seismicity #br#

Received:2025-06-23 Revised:2025-12-03 Online:2026-02-15 Published:2026-03-16

摘要/Abstract

摘要：

为揭示矿震作用下巷道顶板的动力响应特性，建立了冲击扰动下的岩层-支护系统动力响应简化模型，研究不同位置岩层在不同情况下的动力响应规律。分析冲击扰动、分割岩层、不同位置刚度变化对常规支护下岩层动力响应的影响；讨论使用耗能支护以及阻尼变化后的岩层动力响应变化规律。结果表明：岩层响应的位移峰值与扰动能量成开方关系、与顶层初速度成线性关系；将煤层上方细砂岩块均分7块后，m₁、m_s的位移响应峰值分别下降32.3%、34.0%；将ki增至原来的5倍，k_s增至原来的25倍，m₁、m_s 、m₇的位移峰值分别下降60.5%、68.4%、81.1%；使用c_s=212.5×10⁵N/(m/s)的耗能支护，ci增至原来的5倍，岩层动力响应时间缩短至1.35s。由研究结果可知，合理改变岩层结构、增加支护刚度、使用耗能支护，可有效降低矿震引起的岩层动力响应，增加岩层稳定性。

关键词: 矿震, 岩层结构, 动力学响应, 刚度, 阻尼

Abstract:

To investigate the dynamic response characteristics of tunnel roof under mining-induced seismicity, a simplified model of the rock strata-support system’s dynamic response under impact disturbance was established. The dynamic responses of rock layers at different locations were studied under various conditions. The influence of impact disturbances, segmented rock layers, and changes in stiffness at different locations on the dynamic response of strata under conventional support was analyzed. Additionally, the effect of energy-dissipating support and damping changes on the dynamic response of the strata was discussed. The results show that the peak displacement of the strata response is proportional to the square root of the disturbance energy and linearly related to the initial velocity of the top layer. When the sandstone block above the coal seam is divided into seven parts, the peak displacement responses of m1 and ms decrease by 32.3% and 34.0%, respectively. Increasing ki by five times and ks by 25 times results in a decrease of 60.5%, 68.4%, and 81.1% in the peak displacements of m1, ms, and m7, respectively. The use of an energy-dissipating support with a stiffness of cs = 212.5×105 N/(m/s) and an increase in ci by five times shortens the dynamic response time of the strata to 1.35 seconds. Therefore, appropriately altering the rock layer structure, enhancing the support stiffness, and using energy-dissipating supports can effectively reduce the dynamic response of the strata induced by mining-induced seismicity and increase the stability of the strata.

中图分类号:

TD325

缪小冬, 苏士杰, 蔡少阳, 苟雷雨, 安　栋, 郑建伟. 矿震条件下巷道顶板动力响应规律及影响因素研究[J]. 煤炭工程, 2026, 58(2): 93-100.

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