大柳塔矿极近距离煤层多次采动煤柱下巷道变形规律研究

摘要

大柳塔矿部分盘区因采掘接替紧张，在开采极近距离煤层时必须考虑采用上下煤层同采的开采方式，有时上下煤层群工作面层间距最小仅为 0.8m，如何在满足大柳塔矿高产高效生产的前提下，开展极近距离煤层工作面的安全回采是亟待解决的工程技术难题。考虑到在上覆煤柱下预掘下煤层回采巷道，不仅受到集中支承应力的影响，而且由于层间距极近，可能导致该下煤层巷道受到4次采动影响产生大变形，加大矿井安全开采的风险。因此，为了解决特大型矿井浅埋深极近距离上下煤层同采工作面安全高效开采的难题，有必要研究大柳塔煤矿宽煤柱下巷道受多次采动影响后的变形规律，找出受多次采动影响后下煤层巷道最合理的布置方案。基于此，本论文通过现场实测、理论分析、数值模拟等手段开展了大柳塔煤矿极近距离煤层多次采动煤柱下巷道变形规律研究，对矿井安全生产提供指导。 通过对大柳塔矿活鸡兔井12315工作面运输巷道顶底板、两帮移近量的现场实测，分析得出 100m 埋深极近距离煤层工作面的采动对巷道的影响范围约为80m，巷道围岩变形增加量为 20~32mm，在经历多次采动影响后巷道围岩整体变形不大，保障了极近距离下煤层工作面的安全高效开采，摒弃了以往0.8m层间距条件下采用架棚支护的传统支护方式，开发适应神东矿区高产高效开采模式的生产工艺。 通过建立受采动影响煤柱下巷道围岩应力模型进行的理论计算，得到在上煤层采动影响下不同布置方式的预掘巷道围岩受到垂直应力、水平应力的变化规律，并利用 FLAC3D 数值模拟软件对理论计算结果进行检验，认为该理论计算可以对下煤层巷道布置方式的方案选择进行初步判断。 基于大柳塔矿极近距离煤层开采条件及巷道变形实测结果进行数值模拟，结果表明：在 100m 埋深条件下，煤柱下巷道围岩变形量随外错距的增大而增大；在层间距为 2~6m 范围内，随着层间距的增大，煤柱下巷道围岩变形量也增大；矿井原有的支护方式及巷道布置形式仅适用于 100m 埋深条件，埋深超过 200m时巷道破坏严重，因此对巷道支护参数进行优化，通过改变顶板锚杆、锚索的间排距以及调整上煤层区段煤柱宽度，可解决受多次采动影响巷道在埋深超过200m时难以维护的工程技术难题；对大柳塔煤矿上煤层煤柱宽度进行优化设计，认为当煤层埋深为100m时，上煤层区段煤柱宽度可留设为20m，在受多次采动影响后巷道顶底板、两帮最终变形量为357.45mm、305.42mm。

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