近采空区上覆浅埋巷道围岩稳定性及控制技术研究

摘要

薄基岩浅埋煤层在我国西北地区广泛泛赋存,煤炭资源储量丰富。由于其特有的赋存特征,容易造成部分煤层的漏采。由于各煤层间距较小,在回收漏采资源时,其准备巷道会受到下部采空区的影响,要保证这种近采空区上覆浅埋巷道的稳定安全,需要确定合理的采区边界与巷道的空间位置。本文以凉水井煤矿为依托,运用理论分析、数值模拟及现场试验等手段,对近采空区上覆岩的活动变形规律、覆岩内部巷道的稳定性及控制技术进行研究,取得以下主要结论:
　　(1)根据现场地质勘测结果,总结了薄基岩浅埋煤层赋存的结构特征:浅埋煤层的上覆厚松散层,基岩薄,基载比小。基岩上部岩层局部多受风化影响,基岩层多为沉积岩,并表现出层理性质;
　　(2)依据概率积分法推导覆岩内部单元的开采影响函数,建立了覆岩内部单元的下沉函数和水平移动函数。
　　(3)通过理论计算和数值模拟的方法分析近采空区上覆巷道的稳定性特征,分析表明:在3J煤准备巷道与4-2煤采区边界之间留设60m以上的煤柱时,巷道稳定性受到采空区的影响微弱。
　　(4)对于近采空区上覆浅埋巷道,锚杆锚索协同支护对其围岩的控制效果较好,而U型钢和锚网支护不能保证巷道局部位置的稳定性。另外通过分析得出:3J煤风化破碎围岩,锚杆需要施加40kN,锚索施加lOOkN预紧力时,才能形成有效的锚杆锚索协同支护。薄基岩浅埋煤层在我国西北地区广泛泛赋存,煤炭资源储量丰富。由于其特有的赋存特征,容易造成部分煤层的漏采。由于各煤层间距较小,在回收漏采资源时,其准备巷道会受到下部采空区的影响,要保证这种近采空区上覆浅埋巷道的稳定安全,需要确定合理的采区边界与巷道的空间位置。本文以凉水井煤矿为依托,运用理论分析、数值模拟及现场试验等手段,对近采空区上覆岩的活动变形规律、覆岩内部巷道的稳定性及控制技术进行研究,取得以下主要结论:
　　(1)根据现场地质勘测结果,总结了薄基岩浅埋煤层赋存的结构特征:浅埋煤层的上覆厚松散层,基岩薄,基载比小。基岩上部岩层局部多受风化影响,基岩层多为沉积岩,并表现出层理性质;
　　(2)依据概率积分法推导覆岩内部单元的开采影响函数,建立了覆岩内部单元的下沉函数和水平移动函数。
　　(3)通过理论计算和数值模拟的方法分析近采空区上覆巷道的稳定性特征,分析表明:在3J煤准备巷道与4-2煤采区边界之间留设60m以上的煤柱时,巷道稳定性受到采空区的影响微弱。
　　(4)对于近采空区上覆浅埋巷道,锚杆锚索协同支护对其围岩的控制效果较好,而U型钢和锚网支护不能保证巷道局部位置的稳定性。另外通过分析得出:3J煤风化破碎围岩,锚杆需要施加40kN,锚索施加lOOkN预紧力时,才能形成有效的锚杆锚索协同支护。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

图清单

表清单

变量注释表

1绪论

2浅埋巷道破坏机理分析

3近采空区上覆岩层的移动变形规律分析

4近采空区上覆巷道稳定性的数值模拟研究

5近采空区上覆巷道围岩控制技术的工程应用

6结论

参考文献

作者简历

学位论文数据集