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本文以阳城煤矿为工程背景,为解决深井下孤岛工作面沿空巷道变形量大,支护困难的现状,对阳城首采区1304缓倾斜孤岛工作面的矿压规律进行研究,优化沿空巷道布置,并研究其支护对策。 首先对孤岛上覆岩层的结构特征进行了分析,对工作面支承压力有明显影响的因素有直接顶底板岩性以及上覆岩层中坚硬岩层,孤岛面的承压特征为倾斜方向上覆岩的压力和推进方向上受到采动压力影响。理论阐述了孤岛面窄煤柱沿空巷道的可行性,内外应力场的变化规律,分析了屈服煤柱和支撑煤柱的应力特征,理论上计算了屈服型煤柱的最小宽度。根据孤岛窄煤柱留设的原则,选择锚杆支护作为沿空巷道的支护形式。 利用FLAC3D数值模拟软件对4m,6m,7m,8m,10m,12m煤柱沿空巷道的模型进行了模拟,通过分析沿空巷道围岩及沿空侧煤柱在掘进时期的垂直压力、剪应力和大小主应力分布、塑性区变化规律,将煤柱内部形成支承核、煤柱内部由塑性向弹性转变的点作为合理煤柱的临界点。模拟了回采各阶段巷道围岩破坏变形,得出缓倾斜孤岛面沿空巷道变形阶段分为无影响、一般影响和剧烈影响阶段。煤柱越宽变形量越小,沿空侧大于实体煤,下顺槽变形大于上顺槽。初步确定上顺槽煤柱的宽度为7~8m。 在数值模拟的基础上,根据孤岛沿空巷道变形大、变形快的破坏特点,提出了针对1304工作面的支护原则,优化了1304工作面沿空巷道的锚杆支护参数,对锚杆安装应力进行了模拟,选择合适的安装应力为4.0T。 在理论分析和数值模拟的基础上,对1304孤岛面现场条件进行了深入调研。为检测煤柱的支承状态,在1304工作面巷道表面及采空侧煤柱进行了矿压显现监测,结果表明煤柱受力状态良好。为检测锚杆支护的效果,对一般影响区和剧烈影响区围岩内部进行了破碎区探测,结果证实一般影响区围岩较完好,剧烈影响区围岩只有浅部破碎,部分深部出现裂隙,满足支护要求。