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如今,随着对地质条件较好煤层开发力度不断加大,浅层煤炭存储量正不断减少,一些地质条件不好的大倾角煤层开始日益受到人们的关注。与缓倾斜岩层相比,大倾角复合顶板煤层具有地质结构复杂,开发难度大的特点。目前,关于大倾角复合顶板煤层巷道的变形破坏机理,支护方式选择等相关理论尚不完备。因为巷道支护方式选择不合理而导致巷道变形过大破坏的事件时有发生,严重威胁煤矿的安全生产经营,造成人力物力的损失。本论文结合桃园矿大倾角复合顶板煤层巷道的支护实例,通过理论分析、数值模拟以及对巷道进行监测等手段,主要进行了以下方面的研究。 首先进行理论分析,对大倾角复合顶板巷道的变形特征以及破坏机理进行研究。大倾角复合顶板巷道与缓倾斜煤层巷道相比有很大区别,前者呈非对称性变形,并伴有底鼓现象。这主要是因为大倾角煤层巷道的围岩应力存在非均匀性,顶板岩层的重力沿层理面存在分力,岩层间有相对错动的趋势。 以大倾角复合顶板巷道开挖支护设计为背景,进行数值模拟分析,分析不同断面和支护方式对大倾角复合项板巷道支护效果的影响,再结合桃园矿大倾角复合顶板煤巷道支护实例,对支护方式进行优化设计。控制煤层巷道在不同的断面以及不同的支护方式下,分析巷道变形特征以及应力应变的变化。分别采用斜梯形断面和直墙半圆拱断面作为煤巷道的断面,发现直墙半圆拱断面在减小应力集中现象方面具有优势。而采用斜梯形断面时,加强对巷道关键部位的支护,对阻止大倾角复合顶板巷道的变形破坏有较好的效果。 对桃园矿煤巷道支护方式进行优化设计,然后对桃园矿大倾角复合顶板巷道支护设计实例进行分析。并收集整理桃园矿煤层巷道矿压监测数据,分析支护后煤层巷道的变形情况,对比不同开挖断面和不同支护方式下巷道变形收敛的情况,说明采用合适的开挖断面,以及加强巷道关键部位的支护,对控制大倾角复合顶板煤层巷道的变形破坏有重要的意义,在本工程实例中的巷道支护较为成功,为大倾角复合顶板煤巷道支护提供了经验。