金庄矿特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制技术研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:myulyx
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近年来对综放采场上覆岩体活动规律已取得了很多成果,介于特厚煤层综放沿空掘巷的特殊性,其围岩稳定性原理及控制技术还不成熟。因此探索留窄煤柱(1~13m)条件下综放沿空掘巷顶板活动规律、沿空巷道布置位置、卸压技术及巷道围岩支护技术,对提高煤炭采出率和保证安全、高效的综放开采具有重要的科学与工程意义。  为解决金庄矿特厚煤层目前在工作面采掘过程中存在的问题,论文首先依靠该矿现有的地质等资料将实验室岩石力学通过GSI地质强度指标和Hoek-Brown岩体强度准则转化为岩体力学参数,为后续的研究工作提供数据支持。其次,通过建立综放沿空巷道上覆基本顶的弧形三角块力学模型,分析其在沿空巷道掘进前后的稳定性,揭示其对沿空巷道的影响。再次,在分析采空区侧实体煤内压力分布规律的前提下,采用理论与数值模拟相结合的方法,对沿空巷道合理的布置位置进行了探究。然后,利用在被保护巷硐附近开掘“缺陷体”转移被保护巷硐围岩应力的原理,对比不同方案下卸压巷引起的煤柱和采空区侧实体煤内应力变化、沿空巷道围岩变形情况来确定卸压巷最佳布置位置。最后,对金庄矿煤层巷道的支护进行了优化设计,并与原支护下围岩的变形量等参数进行了对比验证。  通过对以上几方面内容的研究,得到如下结论:岩石力学参数中体积模量和剪切模量平均约为岩体力学的2.94倍、抗拉强度约为岩体的6~50倍、内摩擦角的平均比值约为1.11倍左右、内聚力降低约2~23倍;掘巷前后弧形三角块的滑落稳定性系数K1和旋转稳定性系数K2均在使弧形三角块保持稳定的范围内,但是掘巷后的滑落稳定性系数比掘巷前更趋近于1,所以掘巷对弧形三角块结构的稳定性有影响,但掘巷的行为还不至于让弧形三角块发生滑落失稳;在采空区侧水平方向上8m处沿煤层底板布置沿空巷道效果最为合理,在实体煤侧距沿空巷道右帮5m,顶板板上方4m处布置卸压巷卸压效果最好;通过对比验证原现支护方案,开掘卸压巷和现设计支护对围岩的控制效果更明显。
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