极近距离“三软”薄煤层群沿空留巷配套技术研究

摘要

论文采用现场调研、室内煤岩物理力学性质试验、数值模拟、理论分析、现场试验等方法,就四川省古叙煤田内的四川省叙永煤矿、威鑫煤业在开采过程中存在围岩控制、巷旁支护等难题进行了深入研究。
　　对矿井煤层及煤岩性质进行研究表明为极近距离“三软”薄煤层群。利用数值分析发现,上部煤层开采对下部煤层回采巷道受力影响大,而下部煤层开采也对上部煤层沿空留巷下的回采巷道受力影响也大,且不同煤层开采引起的回采巷道破坏特征不同。开采顺序研究发现,同一煤层采用区段上行式开采优于区段下行式开采,采区区段间的开采顺序采用下行式开采较上行式开采合理,煤层群间的开采顺序采用下行式开采较为合理。在巷道围岩控制研究中,提出了锚杆(锚索)的卸压作用,认为在顶板及两帮所打的锚杆未被药卷充填满的钻孔(含锚索孔)相当于在巷道顶板及两帮形成了若干个卸压槽孔。采用顶板叠载荷的条带分割法,在倾斜煤层上考虑了采用锚网索支护等因素,分别建立了沿空留机巷(高帮)或风巷(矮帮)时,巷旁支护前期和后期的力学结构模型,分析了当煤层倾角、维护巷道、支护体、煤帮松动区宽度一定时,沿空留风巷(矮帮)的巷旁支护阻力小于沿空留机巷(高帮)的巷旁支护阻力,并与数值模拟结果吻合。揭示了“三软”煤层巷旁支护时,须考虑“软岩-巷旁支护体-巷道围岩控制”三者间的耦合性,提出了此时巷旁支护最小阻力应按巷旁前期支护阻力力学结构模型的公式求解。
　　根据前期研究成果,确定了极近距离“三软”薄煤层群围岩控制参数和巷旁支护最小阻力。成功地采用锚网索联合支护方式控制了C19煤、C24煤回采巷道,C20煤采用锚网+架棚联合支护基本解决了回采巷道的支护问题。分析发现,在极近距离“三软”薄煤层群回采巷道围岩控制中,C24煤的巷道矿压显现较C19煤小,说明在同一支护方案中C24煤较C19煤更好地控制巷道围岩。在C19煤、C24煤分别采用煤矸石混凝土块砌和矸石袋堆码巷旁支护,并提出了极近距离“三软”薄煤层群巷旁支护的防范措施,使巷旁支护获得成功,取得了显著效果和经济效益。同时,在极近距离“三软”薄煤层群中试探性地尝试了泵送煤矸石胶结充填材料护巷的新工艺和新方法。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3研究内容及技术路线

2 矿井煤岩物理力学性质及巷道破坏机理研究

2.1矿井概况

2.2煤岩物理力学性质实验

2.3巷道破坏机理研究

2.4小结

3极近距离“三软”薄煤层群采区巷道布置及区段开采顺序

3.1煤层群间采区巷道优化布置

3.2 煤层群间开采顺序研究

3.3采区区段间开采顺序研究

3.4同一煤层区段之间开采顺序研究

3.5小结

4 极近距离“三软”薄煤层群巷道围岩控制研究

4.1巷道围岩控制理论

4.2锚杆支护作用机理

4.3锚杆支护原则

4.4支护设计方案

4.5 巷道围岩控制实践

4.6 小结

5 极近距离“三软”薄煤层群巷旁支护理论研究

5.1巷旁支护作用

5.2巷旁支护形式

5.3前期巷旁支护阻力模型

5.4后期巷旁支护阻力模型

5.5“三软”煤层巷旁支护模型研究

5.6 区段开采顺序对巷旁支护阻力的研究

5.7小结

6 极近距离“三软”薄煤层群巷旁支护控制实践

6.1巷旁支护阻力确定

6.2巷旁支护材料

6.3煤矸石胶结充填材料相关参数

6.4煤矸石混凝土相关参数

6.5矸石袋堆砌相关参数

6.6巷旁支护控制实践

6.7综合效益分析

6.8小结

7 结 论

7.1主要结论

7.2主要创新点

7.3存在不足与展望

致谢

参考文献

附录