沟谷地貌下浅埋煤层开采巷道围岩稳定性控制技术研究

摘要

西部矿区煤层赋存特点：地表凹凸不平、起伏较大，煤层埋深较浅；有工作面在回采过程中，通过某段区域时矿压显现异常、剧烈，且形成动压，导致采区巷道围岩变形且难以控制，但继续回采一段距离后矿压又逐渐恢复正常。
　　本文针对出现的这一特殊矿压问题，通过收集相关文献资料、现场调研初步判断导致矿压异常的原因为地表凹凸起伏的沟谷地貌所致。论文通过实验室试验掌握工作面煤（岩）各项物理力学性质参数，而后根据工作面上覆岩层及地表沟谷地貌的特点，建立数值计算模型与相似物理模型，数值模拟计算与相似模型试验研究结果表明巷道在掘进过程中通过非坡段、下坡段和上坡段三个阶段巷道整体压力显现较缓和，没有明显差异；但回采过程中通过三个阶段的矿压显现明显不同，主要表现在：
　　（1）下坡段回采上覆岩层主要表现为向沟底的滑移，上坡段主要表现为向沟底的翻转，形成断裂多边块体；
　　（2）各阶段超前支撑压力影响距离不同，下坡段＞非坡段＞上坡段；
　　（3）各阶段超前压力峰值距工作面距离不同，下坡段＞非坡段＞上坡段；
　　（4）超前支撑压力集中系数不同，上坡段＞非坡段＞下坡段；
　　（5）上坡段巷道较其他阶段超前压力显现剧烈，变形破坏严重。
　　研究成果表明：上坡段巷道受采动影响大，属于重点支护区域，较其它阶段需要增加一定的支护强度。根据研究成果，有针对性的制定了沟谷地貌下浅埋煤层巷道的支护方案，工业性试验中，通过现场监测巷道围岩变形及锚杆(索)受力工况，与之前类似巷道支护效果比较，现巷道支护效果明显改善，围岩变形破坏得到有效控制，仅仅在上坡回采接近坡顶位置时进行一次局部返修。研究成果为现场有效支护提供了科学依据，对类似条件下煤层开采巷道围岩稳定性控制具有一定的参考价值。