沿空动显综放顺槽减冲让压支护技术研究与应用

摘要

煤炭是我国的主体能源，在我国经济发展中占据着不可替代的作用，近几年来，我国煤炭产量持续增长，当前浅部可采煤炭资源越来越少，煤炭开采逐渐向深部发展。为提高煤炭资源回收利用率，国内学者提出了以沿空留巷和沿空掘巷为主的区段无煤柱护巷试验研究。综放采煤工作面沿空掘巷由于受动压影响，其上覆岩层破坏规律错综复杂，巷道支护异常困难。
　　本论文以枣矿集团田陈煤矿为依托，采用现场试验，理论分析和数值模拟等方法对综采沿空掘巷窄煤柱的力学特性，破坏特征，煤柱位置的合理留设以及最佳支护方案等进行系统的研究，为综放沿空巷道煤柱尺寸的合理留设和支护设计提供理论依据。
　　通过对综放面沿空掘巷上覆岩体垮落运动规律进行研究，分析综放沿空掘巷上覆岩体结构在巷道掘进时、掘进后的稳定性，揭示了该类巷道围岩大变形受上覆岩体结构稳定性影响的规律;通过对综放面沿空掘巷窄煤柱的力学状态和破坏机理进行分析，得出了综放面沿空煤体边缘依次为卸载松散区、塑性强化区、弹性变形区、原始应力区，窄煤柱处于边缘煤体支承压力降低区和沿空煤体屈服区，并探讨了窄煤柱宽度合理确定方法;通过分析预应力让压锚杆的支护作用机理，让压锚杆在自身受力及控制巷道围岩变形量上都比普通锚杆明显减小，不但提高了锚杆的安全性，也确保了巷道的长期稳定;通过应用FLAC3D对田陈煤矿3下7112工作面轨道巷合理煤柱宽度进行模拟，确定了合理煤柱宽度，对不同锚杆预应力进行模拟，确定了合理的支护形式和支护参数。
　　通过现场实测，对3下7112轨道顺槽的整体支护效果进行了分析，顺槽的顶帮变形都控制在预期的范围内，取得了理想的效果，沿空综放顺槽减冲让压支护技术能够有效的保持围岩的稳定性，满足煤炭回采需求，并针对此种情况下从巷道布置及支护的角度提出了合理的建议，对于实现煤矿高产、高效的目标有着重要的现实意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题主要研究内容及技术路线

2 沿空掘巷上覆岩体结构及其稳定性分析

2．1 综放沿空掘巷的原理

2．2 综放沿空掘巷围岩结构力学模型

2．3 综放沿空掘巷上覆岩体破断结构稳定性分析

2．4 本章小结

3 沿空掘巷窄煤柱受力特征及其原理

3．1 沿空掘巷窄煤柱的基本特征

3．2 采空区边缘煤体力学状态分析

3．3 沿空掘巷窄煤柱应力分析及变形破坏机理

3．4 沿空掘巷窄煤柱宽度的合理确定

3．5 本章小结

4 沿空综放顺槽减冲让压支护技术研究及应用

4．1 巷道支护理论及支护设计方法

4．2 预应力减冲让压锚杆

4．3 高强高预应力让压锚杆加固岩体作用

4．4 本章小结

5 深井沿空巷道支护系统数值模拟分析

5．1 工作面顺槽地质特征及支护条件

5．2 数值模拟模型的建立

5．3 沿空掘巷合理煤柱宽度模拟

5．4 巷道支护系统稳定性模拟

5．5 本章小结

6 沿空巷道支护效果分析与评价

6．1 监测内容及测区布置

6．2 巷道掘进期间巷道变形分析

6．3 工作面回采期间巷道变形分析

6．4 本章小结

7 主要结论

致谢

参考文献