深部近距离跨采煤巷动显规律及围岩控制技术研究

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangxl2000
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随着煤矿开采规模及强度的不断加大,矿井开采已经向深部发展,深部采动引起的巷道围岩附加变形与破坏将显著增大,近距离变间距跨采底板巷道更是如此,上部煤层开采对下部煤层已有巷道围岩稳定性影响剧烈,巷道围岩长期处于不稳定状态,跨采工作面移动支承压力及残留煤柱引起的应力集中向煤层底板传递,作用于巷道围岩引起应力叠加,致使跨采底板巷道围岩变形严重,研究深部近距离跨采煤层底板应力分布规律、岩层破坏特征与底板巷道围岩应力、变形、破坏演化规律及底鼓治理,加深对跨采巷道附加变形与破坏机理的认识,有利于对巷道附加变形进行有效控制,提出合理的深部变间距跨采巷道围岩稳定性控制技术,保证矿井安全高效生产,具有重要的现实意义。  本文采用现场实测、理论分析、室内实验及数值模拟等综合研究方法,对深部近距离变间距跨采煤巷围岩变形规律和围岩力学特征进行分析研究,通过工程地质分析、实验室电镜扫描试验及X射线衍射试验等对影响跨采煤巷围岩稳定性宏观、微观因素进行了分析;构建了底板损伤破坏力学模型,分析了底板屈服、损伤破坏深度及最大屈服深度与煤壁水平距离,研究得出了上煤层开采围岩应力场演化规律及近距跨采巷道主要附加力源;采用三维动态模拟分析,对跨采煤巷空间位置进行了优化分析,对跨采底板煤巷动显规律及变形破坏损伤机制进行了深入研究,确定了中等稳定岩层变间距跨采工作面与底板巷道临界岩柱厚度20m,为使底板巷道免受多次采动影响及上位煤层开采形成的煤柱集中支承压力与工作面侧向支承压力叠加影响,113下08运顺与113上01工作面运顺水平距离28m;对跨采煤巷流变变形破坏特征、长期稳定性进行了分析评价;通过对工程难度评价,确定了距离跨采煤巷围岩控制对策,结合巷道围岩性态、层间距差异等提出了基于关键部位耦合的分段动态支护技术,制定了锚网支护、锚网+单根锚索、锚网+多根锚索及锚网索+钢棚的分阶段围岩稳定性控制对策,并对跨采煤巷进行了长期动态监测,监测结果表明:分段动态支护有效地控制了巷道围岩变形,保证了巷道围岩的整体稳定,为类似地质条件深部变间距跨采巷道围岩稳定性控制提供了重要参考价值。
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