采空区薄夹矸底板下巷道围岩破坏机理与控制技术

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针对东滩煤矿近距离薄夹矸煤层的特点,以国内外先进的巷道变形控制经验为基础,通过理论分析、现场实测、数值模拟等综合研究方法,对采空区薄夹矸底板下巷道围岩变形破坏机理与控制技术进行了深入研究,取得的主要研究成果如下:  (1)基于对采空区底板受力及破坏特征的理论分析,采用数值模拟手段研究了不同夹矸厚度下3上煤层底板破坏深度和范围随夹矸厚度的变化规律,得到了采动影响区3下煤层应力分布规律。  (2)根据采动影响区煤岩的变形破坏特征,建立了考虑塑性损伤的煤岩弹塑性损伤模型。通过对不同夹矸厚度下,3下煤层巷道掘进过程的三维数值仿真,研究了巷道顶板下沉和两帮收敛随夹矸厚度的演化规律,建立了采动影响区薄夹矸巷道的大变形预测模型,为3下煤层巷道设计提供数据支撑。  (3)通过微拱支护和梯形支护下,采动影响区薄夹矸巷道变形和受力特征的分析,得到了煤巷微拱支护作用机理。结合有限元软件ABAQUS和Python语言编程,建立了微拱支护合理起拱高度的计算方法,实现了微拱支护的科学设计。  (4)结合东滩煤矿实际情况,143下2(西)综采工作面进行了微拱支护技术现场应用,监测结果表明,当采用微拱支护后巷道的顶底板收敛变形和两帮收敛变形量值均较小,解决了采空区薄夹矸底板下煤巷难以支护的难题。
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