高河能源综放工作面沿空留巷围岩稳定性及控制技术研究

摘要

为实现无煤柱开采沿空留巷巷道前后两次受连续工作面回采扰动影响，留巷巷道原有支护难以维护巷道的稳定性，无法满足工程生产要求。对于综采放顶煤工作面沿空留巷在服务期间更是长期处于高压力状态。综采放顶煤工作面沿空留巷巷道二次使用期间的加强支护研究是实现无煤柱开采的关键。本文以潞安集团高河能源有限公司E1316工作面进风巷（E1315留巷）为工程背景，对其在连续二次相邻工作面采动影响的围岩稳定性进行相关研究，提出沿空留巷注浆补强加固措施保证巷道的安全生产。主要研究成果如下： （1）调研了W1316进风巷围岩在时序上围岩变形破坏特征。得出E1316进风巷围岩在留巷及复用整个时间段内变形破坏特征。 （2）采用数值模拟的方法，连续分析E1316进风巷在开挖、受一次回采扰动和二次回采扰动过程中巷道的垂直应力、塑性区范围、垂直位移和水平位移情况。得出煤体的松散本质导致在二次回采扰动时受一次回采扰动破碎的煤柱帮承载能力下降，塑性区范围大。 （3）采用理论分析的方法，对E1316进风巷围岩破坏影响因素进行研究，首先分析了E1316进风巷破坏受工作面E1315回采过程的原因。采用理论计算的方法计算出E1316进风巷上方悬臂的理论长度8.63m。接着分析了E1316进风巷受E1316工作面回采采动破坏原因。最后采用韦布尔函数双向耦合分析临近工作面E1316和E1315回采后对E1316进风巷破坏，最终得出E1316工作面端头三角区进风巷特别是超前支护段破坏非单一因素影响，是E1316工作面正常采动影响和E1315采空区双向影响的结果。由于双向的应力集中导致E1316进风巷出现了十分明显的矿压显现。 （4）通过现场试验和实验室实验的方法对注浆煤体前后承载能力进行试验，然后对通过理论分析对煤体注浆后力学性能改变进行分析。煤体注浆后不仅提高煤体本身承载能力还可以从结构上提高承载能力。结合研究成果，针对高河能源E1316进风巷现有情况提出注浆加固方案并提出加固参数。并采用数值模拟的方式对现有加固方案进行实验室模拟。 （5）根据以上研究成果在E1316进风巷道进行工业性实验，现场监测数据表明，注浆措施有效的控制高河能源E1316工作面沿空留巷进一步变形破坏。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2.1 综放沿空留巷覆岩活动规律研究现状

1.2.2 综放沿空留巷变形破坏规律及控制技术研究现状

1.3 研究内容及研究方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

1.3.3 技术路线

2 工程概况

2.1 E1316工作面概况

2.1.1 E1316进风巷支护概况

2..1.2 E1316 进风巷围岩力学性质测定

2.2 E1316沿空留巷巷道围岩采前破坏情况

3 综放沿空巷道围岩破坏特征及变形规律分析

3.1 综放沿空留巷围岩破坏规律研究

3.1.1 综放沿空留巷巷道围岩破坏探测方案

3.1.2 综放沿空留巷巷道围岩破坏分析

3.2 综放沿空留巷围岩活动规律模拟分析

3.2.1 数值模型建立

3.2.2 模拟结果分析

3.3 本章小结

4 综放沿空留巷强矿压显现原因分析

4.1 综放沿空留巷侧向悬臂分析

4.2 综放工作面后方采空区悬臂分析

4.3 综放工作面留巷端头三角区力学作用机理分析

4.3.1 工作面端头三角区矿压显现及规律分析

4.3.2 工作面端头三角区矿压显现模拟分析

4.3.3 工作面端头三角区矿压规律分析

4.4 本章小结

5 综放沿空留巷围岩控制技术研究

5.1 综放沿空留巷巷道围岩控制技术

5.2 综放沿空留巷注浆控制原理研究

5.2.1 注浆煤体强度测试

5.2.2 煤体注浆力学性能分析

5.3 综放沿空留巷围岩控制研究

5.3.1 注浆参数确定

5.3.2 注浆布置说明

5.4 综放沿空留巷控制效果分析

5.5 本章结论

6 工业性试验

6.1 测站布置情况

6.2 结果与分析

6.2.1 综放沿空留巷巷道工作面前方沿空巷道矿压显现规律

6.2.2 留巷注浆加固后效果分析

6.3 本章小结

7 主要结论

参考文献

作者简历

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