综采工作面厚薄煤层对接大断面切眼围岩控制研究

摘要

我国煤田经过近一个世纪的开采，多数煤层的开采逐渐向深部、边角煤、高承压水区域转移，各种自然灾害威胁日益突出，地质条件越来越差，特别是华北型煤田，在构造作用下，大小断层发育，而且煤层的厚度往往会因为地质构造的作用发生较大的变化。为了不浪费资源、不增加矸石量，在煤层厚度变化大的地方重新开挖切眼，在工作面里外段使用两种综采设备，同时切眼作为里段设备的回撤通道就需要增大断面积，而此切眼在采场动压的影响下，围岩破坏严重，维护困难，不利于设备的回撤，所以对综采工作面厚薄煤层对接大断面切眼围岩控制进行研究，有利于综采工作面安全高效生产。
　　本文在详细总结分析前人理论的基础上，结合现场实测和数值模拟的方法对综采工作面厚薄煤层对接期间上覆岩层的运动规律、中部切眼围岩变形和应力分布规律进行了分析和研究。首先分析现场实测数据和FLAC3D数值分析软件模拟结果，确定工作面在距离中部切眼30m时，中部切眼开始受到采场动压的影响，工作面在距离中部切眼10～12m的时候对巷道产生明显的影响，当工作面推进至距中部切眼5m的时候，巷道围岩变形最为剧烈，并确定了中部切眼顶底板及里帮为巷道的“主控部位”；其次分析了中部切眼初次支护的不足之处和中部切眼围岩控制的原则，并验证了液压支架的支护阻力且制定了相应的对策：巷道顶板采用锚索补强支护并进行注浆加固，巷道里帮进行锚杆补强支护，巷道底板使用锚杆进行支护，增加液压支架支护阻力；最后运用FLAC3D数值分析软件对中部切眼支护的优化方案进行模拟，模拟结果表明，巷道围岩在主动支护和被动支护相结合的支护方案下可以有效的控制巷道围岩的变形，保证中部切眼内运输、通风、行人的安全以及里段综采设备的安全撤出。

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1绪论

1.1课题的提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容和方法

2动压巷道围岩应力分布规律及变形破坏机理

2.1工作面基本情况

2.2动压巷道围岩应力分布规律

2.3动压影响巷道围岩变形破坏机理

2.4本章小结

3工作面对接期间大断面切眼围岩变形的实测研究

3.1现场实测内容和观测方案

3.2工作面对接期间覆岩运动规律

3.3中部大断面切眼围岩变形和矿压显现规律

3.4本章小结

4中部大断面切眼受采动影响的数值分析

4.1模拟软件介绍

4.2计算模型建立及参数选取

4.3工作面对接期间围岩应力分布特征

4.4采动影响下中部大断面切眼稳定性分析

4.5本章小结

5综采面对接中部大断面切眼围岩控制技术研究

5.1中部大断面切眼支护的不足及对策

5.2中部切眼支护优化设计

5.3中部切眼优化支护效果的数值分析

5.4本章小结

6主要结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的主要研究成果