综放沿空掘巷围岩稳定性及支护研究

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为了降低综放开采煤炭开采损失,采空区侧留窄煤柱沿空掘巷的方法得到了广泛应用,研究综放沿空掘巷关键支护技术对于减少支护成本、提高经济效益、保证安全生产具有重要意义。尽管目前关于沿空巷道围岩破坏失稳的机理的研究已经取得了许多进展,但由于研究问题的复杂性,仍缺乏不同支护结构下煤柱和沿空巷道围岩变形的分析。为此,本文采用数值模拟和现场实测的方法,以东滩矿综放沿空巷道为背景,深入研究了不同支护结构下综放沿空巷道位移变化规律及控制技术。本文主要得到了以下主要结论:  (1)本文提出了一种确定实体煤帮顶板断裂线位置的辅助方法,即通过分析侧向顶板塑性区变化规律与应变峰值位置判断基本顶断裂位置。该方法结合现场钻进煤粉量的变化规律,对确定合理帮部锚索长度有一定的参考价值。结果表明,断裂线位置处于实体煤帮距煤壁15m处左右。现场观测显示实体煤帮变形严重,有必要对实体煤帮采取长锚索加固。通过模拟3种长度帮锚索的加固效果可知,实体煤变形随帮锚索长度增加而减小,帮锚索长度超出断裂线位置1-2m后支护效果较明显,基于此本文得到了长锚索固定结合浅部锚杆支护的沿空巷道实体煤帮加固技术。  (2)采用FLAC3D软件,研究了综放工作面开采后侧向应力的分布规律。研究发现,基本顶岩梁深入实体煤侧断裂,支承压力显现分为内、外两个应力场。从上区段采动后侧向支承应力分布规律和沿空巷道掘进后围岩应力分布规律、不同煤柱宽度(3m、4m、5m、6m)及锚杆支护参数等方面综合考虑,得出了沿空巷道应布置在内应力场中的结论,并针对1306综放沿空掘巷的具体条件,模拟确定了其合理护巷煤柱宽度应为4m,合理的锚杆长度应为2m、排距应为80cm左右。  (3)根据综放采场侧向顶板支承压力分布和沿空巷道围岩变形规律,设计了实体煤帮长锚索加锚杆金属网联合加固、顶板锚网索带支护的技术方案,研究了现场沿空煤巷掘进及工作面采动影响下的巷道表面位移的变化规律。该方案能有效控制沿空巷道围岩变形,提高巷道稳定性,取得了良好的技术经济效益。
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