动压巷道异形煤柱沿空掘巷及支护技术研究

摘要

本文针对厚煤层综采工作面推进快、高采高效、采掘接替压力大等特点，研究在厚煤层综采工作面未开采时先掘下区段巷道或者开采与掘进同时进行的情况下，沿空掘巷留设煤柱宽度与巷道支护优化。以福城煤矿1303N回风巷为研究背景，运用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法，通过研究沿空掘巷上覆岩层结构，分析其支承压力分布特征，进而为1304N工作面沿空掘巷提供依据。论文主要通过数值模拟对采空区动压影响范围及沿空掘巷留设煤柱宽度进行了定性定量的分析，并对巷道支护进行了数值模拟优化。通过侧向采空区侧的煤柱极限平衡区宽度理论计算公式，结合现场实测煤壁侧向支承压力，得出1304N回风巷距侧向工作面停采线353m为双采动应力影响区段A，353m～573m共220m为采掘交替影响区段B，掘巷留设煤柱平距宽度B=11.5m;停采线573m之后为沿空掘巷区段C，沿空掘巷留设煤柱平距宽度B=5.76m。在经受掘进和采动影响的双重作用下，围岩破坏严重，针对原支护方案存在问题和不足，提出加长锚杆和全长锚固的方式可有效提高锚杆的加固围岩作用。数值计算表明，加长锚杆和顶帮锚索可以有效地减轻上帮围岩变形量。采用锚索注浆支护加固上下帮煤体，可以大幅减轻巷道围岩变形，尤其对采动影响未稳定的沿空巷道围岩控制而言是一个有效的技术。综合沿空掘巷地质条件和现场实际情况，最终确定1304N回风巷采用两帮加长锚杆+全长锚固+两帮锚索注浆+顶板加长锚杆+顶板锚索注浆联合方式进行支护。通过合理地留设异形煤柱，既能有效控制围岩变形，又有利于提高煤炭回采率，同时也解决了采掘接替紧张所引起的巷道支护问题。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究方法与技术路线

2 沿空动压巷道围岩应力分布规律研究

2．1 沿空动压巷道轴向支承压力分布规律

2．2 沿空动压巷道侧向支承压力分布规律

2．3 回采工作面侧方掘巷分段

2．4 小结

3 1304N异形煤柱沿空掘巷煤柱尺寸及支护参数数值模拟

3．1 动压巷道围岩稳定性数值分析

3．2 动压影响沿空掘进巷道煤柱宽度的数值分析

3．3 巷道支护形式和参数的数值模拟

3．4 小结

4 巷道矿压实测及研究

4．1 1303N回风巷矿压观测

4．2 侧向煤体支承压力现场实测

4．3 侧向煤体支承压力观测结果分析

4．4 工作面区段平巷煤柱宽度的确定

4．5 小结

5 1304N回风巷支护方式和参数设计

5．1 困难、复杂条件下的煤巷锚杆支护准则和方法

5．2 巷道支护方案

5．3 小结

6 主要结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的主要成果