浅埋薄基岩煤层大断面巷道支护技术研究

摘要

随着我国东部、东北部地区的煤炭大量开发，地区内剩余煤炭资源存储量已日渐匮乏，而东部地区经济的迅猛发展对煤炭的需求却越来越大，2000年以来，我国煤炭的开采逐步转向西部和北部地区。埋深浅、土层厚、基岩薄弱、地质条件复杂是这些地区许多煤矿的共同特点，由于缺少成熟的开采经验，该区域煤矿的巷道支护往往过于保守，使支护强度过大，造成浪费。因此开展对浅埋薄基岩煤层支护技术的研究对我国西部和北部煤炭资源的合理开发有着重要意义。内蒙古双欣矿业公司位于内蒙古鄂尔多斯市境内，是典型的浅埋深薄基岩煤矿，煤层顶板为细粒砂岩及砂质泥岩，底板多为泥岩，煤层内多处有夹矸，煤岩和顶底板岩石的强度均较低。该公司新装备的大采高综采设备较大，根据设备安装要求，切眼断面需达到宽×高=9500mm×4300mm，需要对开切眼巷道的掘进和支护进行重新设计，以保证设备顺利安装和生产安全。此外，该矿井采区煤柱的留设尺寸普遍较大，造成大量的煤炭资源浪费，确定浅埋深煤层采区煤柱留设的合理尺寸也是急需解决的难题。
　　本文首先针对浅埋深薄基岩煤层的埋藏特点，分析浅埋深煤层开采时覆岩的运动规律和空间破坏特征;以实际工程为例，通过岩石力学实验确定煤层项板、煤岩和夹矸岩石的力学参数，利用工程类比和理论计算相结合的方法确定浅埋深薄基岩煤层大断面巷道的支护参数。然后结合以往工作面开切眼施工经验，对工作面开切眼施工做进一步设计调整，采用先导硐施工一定宽度，导硐掘进到位后支设两排单体液压支柱进行辅助支护，然后再进行二次开宽到设计宽度的方式。最后，在已经确定的开切眼和区段巷道的支护条件下，通过数值模拟的方法确定采区煤柱所需留设的合理尺寸，完成矿井采区设计。生产过程中针对已采用的支护技术和煤柱留设宽度进行现场矿压监测，检测结果显示现用支护技术在浅埋深薄基岩煤层回采中切实可行，满足煤矿生产的各方面要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容和技术路线

2 工程概况

2．1 22采区概况

2．2 工作面概况

3 2-2上煤岩力学试验及岩性分析

3．1 试验简介

3．2 岩石试件制取

3．3 煤岩单轴压缩试验及力学参数确定

3．4 煤岩拉伸试验及力学参数确定

4 浅埋煤层开采覆岩空闫破坏特征

4．1 浅埋煤层开采覆岩结构力学模型

4．2 巷道变形破坏特征

4．3 浅埋煤层开采覆岩运动特征

5 支护方案设计

5．1 工程类比法

5．2 巷道支护基础理论

5．3 技术方案设计结果

6 不同煤柱留设尺寸巷道支护数值模拟

6．1 工程背景

6．2 数值模拟目的及模拟建型

6．3 模拟方案设计

6．4 模拟结果分析

7 矿压观测

7．1 观测内容

7．2 观测方案

7．3 观测结果分析

8 结论与展望

8．1 结论

8．2 展望

致谢

参考文献