火铺矿采动巷道围岩稳定性控制及支护参数优化研究

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一直以来,受采动影响的巷道支护问题是采矿界的一大难题。近些年来,随着我国矿井开采规模的不断扩大,开采深度的不断加深,受采动影响的巷道也越来越多。若支护措施不当,则引起巷道围岩变形加剧,导致巷道严重破坏,难以修复。因此,动压软岩巷道难以治理的问题已严重影响煤矿的安全生产。解决好受动压影响的软岩巷道支护问题已迫在眉睫。  本文应用实验室实验、现场探测及理论分析的研究方法,对火铺矿采动巷道现有支护及围岩松动破坏情况进行了研究。采用数值模拟手段对上覆煤层和邻近煤层开采对巷道围岩变形的动态影响进行了研究,分析了影响采动巷道围岩稳定性的主要影响因素,找出影响围岩稳定性控制的薄弱环节,确定合理的围岩支护参数。  (1)应用钻孔岩层结构探测技术手段对采动巷道围岩情况进行现场实测调查,并进行X射线衍射实验室测试,分析围岩岩性的微观成份,掌握了巷道围岩的物理力学性质参数。  (2)采用理论分析与数值模拟研究手段,建立了简化动压巷道弹塑性力学模型,分析支护阻力与围岩变形的规律以及上覆煤层开采对采动巷道围岩变形的动态影响,确定巷道与煤层垂间距对采动巷道变形的影响规律。得到垂距与巷道围岩变形规律大致呈指数函数形式分布,为巷道在岩层中位置的合理布置提供理论依据。  (3)对本工作面上下顺槽超前支承压力影响范围进行了现场实测和理论分析,采用数值模拟手段研究了石门保护煤柱宽度以及工作面推进速度对回风石门的影响。通过对回风石门围岩最大主应力、顶底板移近量、两帮收缩量以及围岩塑性区的综合对比可以得出,得到了合理的石门保护煤柱宽度及工作面推进速度。  论文最后综合前期阶段的理论分析,实验研究及数值模拟分析结果,提出采用分次注浆加固配合预应力锚杆锚索支护的综合修复加固方案,并对支护参数进行了优化。本文为提高动压巷道围岩强度及承载能力,有效地控制动压巷道的变形破坏,选择合理、经济的支护措施提供一定的参考价值。
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