【摘 要】
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随着煤层开采地质条件日趋复杂,采动影响巷道的矿压显现越发明显,尤其是遇到断层、节理发育等地带,巷道更容易受采动影响发生大范围失稳垮落,因此对高应力区巷道采动影响时效特征与围岩稳定控制研究意义重大。为了解决此类巷道在服务期间内围岩变形严重、不易控制的技术难题,本文以双柳煤矿3316工作面高应力区采动影响巷道为背景,通过实验室测试、理论分析、数值分析与现场监测等方法,研究高应力区抽采巷围岩应力和变形受
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随着煤层开采地质条件日趋复杂,采动影响巷道的矿压显现越发明显,尤其是遇到断层、节理发育等地带,巷道更容易受采动影响发生大范围失稳垮落,因此对高应力区巷道采动影响时效特征与围岩稳定控制研究意义重大。为了解决此类巷道在服务期间内围岩变形严重、不易控制的技术难题,本文以双柳煤矿3316工作面高应力区采动影响巷道为背景,通过实验室测试、理论分析、数值分析与现场监测等方法,研究高应力区抽采巷围岩应力和变形受采动影响的时效特征规律,并据此优化支护方案,经工程应用与监测取得良好效果,实现了采动影响巷道围岩稳定性控制,并获得以下主要研究结论:(1)3316抽采巷埋深大,受附近断层构造应力影响明显,巷道整体处于高应力环境之下;巷道岩样力学参数测试结果显示,顶底板岩层力学强度较低、结构破碎。可见巷道围岩松软、承载能力较弱是巷道顶板扭曲变形、帮部碎胀片落严重、巷道围岩整体趋于失稳的根本原因。(2)运用矿压控制理论分析了工作面回采对3316抽采巷的影响机理以及工作面推进过程中巷道受采场应力影响变化过程;采用FLAC3D建模对巷道采动影响的时效特征进行了分析,表明煤柱内采动应力演化具有明显的阶段性特征,即在工作面超过巷道测站80 m处采动应力峰值最大,应力集中系数最高达2.96。(3)锚杆(索)现场监测结果表明,回采过程中工作面从测站到达前50 m处至超过测站20 m时,巷道支护结构受采动影响较小,超过测站20 m处至超过测站80 m期间,巷道支护结构受采动影响明显,围岩应力增大,超过测站80 m后采动影响逐渐减缓;采动影响下锚杆(索)工作载荷大幅增加,采动影响增强系数达2.1~5.8,即采动影响明显导致支护结构受损。(4)实测与分析表明,3316抽采巷煤柱帮和实体煤帮受采动影响强度不同,具有不对称性,煤柱帮锚杆(索)工作载荷采动影响增强平均系数较实体煤帮高出27.3%。(5)顶板围岩原位探测对比表明,回采过程中采动应力增加明显导致浅部围岩次生裂隙增多、裂隙范围扩大,尤其集中在0~2.4 m范围内。裂隙扩展使顶板岩层内聚力减小、围岩强度降低。(6)依据抽采巷的采动影响机理与破坏特征,通过提高锚杆、锚索支护强度对原支护方案进行了相应优化,工程实际应用表明优化后的支护方案巷道顶底板下沉量与原支护方案相比降低了86.2%、两帮移近量则降低了89.1%,巷道围岩稳定性控制效果明显,实现了整个工作面安全回采。
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