深井孤岛工作面沿空掘巷支护技术研究

摘要

深井孤岛工作面矿压显现明显，围岩开裂破碎严重，巷道位移量大，回采巷道支护问题非常突出，为解决孤岛工作面在回采中的问题，本文结合协庄煤矿1402工作面工程地质概况，对其沿空掘巷小煤柱合理尺寸的大小和回采巷道支护方案的选择作了研究。通过理论分析、理论计算和计算机模拟等多种方法想结合，对深井孤岛工作面巷道破坏、变形机理，支承压力分布规律和巷道支护技术展开研究。从理论上分析了1402工作面上覆岩层结构和工作面矿山压力分布规律，利用孤岛工作面沿空掘巷煤柱的留设原则，然后运用极限平衡理论，构建出工作面边缘煤体的极限平衡区宽度技术模型，推导得出理论煤柱尺寸。运用数值模拟软件模拟巷道开挖后的围岩塑性区、应力分布特征、峰值应力变化特征，进而分析得出煤柱尺寸的模拟解;最后结合现场数据优化得出合理的宽度。运用理论计算方法，结合相邻矿区工作面类似工作面支护参数，利用工程类比法，确定1402回风巷掘进初期的支护方式和支护参数。通过现场实践发现，采用掘进期间支护方案的巷道在回采期间围岩变形严重，需要反复维修才能满足回采巷道使用要求，故参照相邻矿井的类似孤岛工作面回采巷道地质情况和支护方式，提出4种补强支护方案。采用FLAC3D和Tecplot数值模拟软件进行模拟分析，得出最优方案为方案4，即回采期间采用顶板补加两根锚杆和沿空侧补加两根注浆锚杆。现场工业性试验和现场监测结果表明，煤柱尺寸的选取和补强支护方案的选择是正确的，支护效果达到预期目标。文章给出了协庄煤矿1402工作面回风巷安全经济合理的支护参数，总结归纳现场支护取得的成果，提出深井孤岛工作面沿空掘巷回采巷道的支护对策，对新汶矿区深井孤岛工作面巷道支护技术提供了指导和借鉴意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究的主要内容及研究方法

1．4 论文研究的技术路线

2 孤岛工作面沿空掘巷稳定性分析

2．1 孤岛工作面回采巷道围岩的变形特征

2．2 沿空巷道上覆岩层结构分析

2．3 沿空巷道围岩支承压力分布特征

2．4 孤岛工作面沿空掘巷顶板下沉因素分析

2．5 本章小结

3 回采巷道护巷小煤柱宽度确定

3．1 1402孤岛工作面概况

3．2 沿空掘巷小煤柱护巷机理及力学模型

3．3 小煤柱宽度理论计算

3．4 小煤柱宽度的数值模拟

3．5 本章小结

4 1402回风巷支护方案确定

4．1 初始支护参数理论计算

4．2 沿空掘巷支护技术研究

4．3 回采巷道支护方案数值模拟分析

4．4 本章小结

5 孤岛面沿空掘巷围岩控制技术

5．1 沿空巷道围岩控制原则

5．2 巷道支护技术的关键问题

5．3 1402回风巷基本支护形式

5．4 孤岛工作面巷道支护技术

5．5 本章小结

6 1402回风巷支护监测分析

6．1 巷道支护监测方法及测站布置

6．2 巷道支护监测结果与分析

6．3 本章小结

7 主要结论

致谢

攻读硕士学位期间主要成果

参考文献