复合顶板沿空巷道变形破坏机理及控制技术

摘要

工作面回采巷道有两种布置方式:一是在上工作面开采后，距离采空区侧向煤壁10～15m重新掘进一条巷道，用做下工作面的回风巷道，二是在上工作面运输巷试验沿空留巷技术。沿空留巷技术减少了巷道掘进工程量，节约了煤矿生产成本，在采空区边缘形成低应力区，有利于对保留下的运输巷进行支护。沿空留巷巷道支护技术在普通顶板结构中的实施取得了成熟的经验，但在复合顶板结构下还未形成成熟的技术。
　　在对薄层复合顶板条件下的工作面进行回采时，由于受到上区段工作面的采动影响，因此，应考虑上区段工作面采空区对沿空留巷的影响。在选择合理的巷道支护方式和支护参数时，应当充分考虑复合顶板对巷道稳定性的影响。
　　本文采用UDEC模拟分析了弹性及弹塑性条件下，复合顶板梯形沿空巷道支承压力、位移变化特征，回顾了影响复合顶板巷道围岩稳定性因素。理论分析巷道顶板变形破坏机理，通过确定顶板岩层梁拱结构力学模型，得出顶板破坏位置，分析了复合顶板沿空回采巷道的支护理论和回采巷道顶板控制技术等。
　　本文针对大安山煤矿轴10槽+400水平东二工作面开采的实际情况，采用离散元数值模拟(UDEC)、理论分析、现场试验等方法，研究沿空留巷围岩稳定性，确定锚杆（索）、网、钢带支护方式最为合理。经过现场实践，锚杆（索）网、钢带支护方式试验取得成功，矿压观测效果良好，取得了较好的技术安全、社会效果和经济效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 复合顶板沿空留巷问题提出及研究的意义

1．2 国内外关于薄层复合顶板的研究现状

1．3 本文研究的主要内容与方法

2 薄层复合顶板梯形巷道变形破坏规律研究

2．1 薄层复合顶板的概念和破坏特征

2．2 薄层复合顶板巷道稳定性影响因素分析

2．3 薄层复合顶板梯形沿空巷道弹塑性数值模拟

2．4 小结

3 薄煤层复合顶板沿空留巷技术问题分析

3．1 沿空留巷巷道围岩应力分布

3．2 薄层复合顶板巷道支护理论分析

3．3 薄层复合顶板回采巷道顶板控制

3．4 小结

4 大安山复合顶板沿空留巷现场试验

4．1 工程研究的目的

4．2 煤层赋存条件

4．3 采空区上覆岩层破断与沿空巷道顶板运动规律研究

4．4 工作面顶板厚度及垮落步距的推断

4．5 煤层支护设计

5 大安山复合顶板沿空留巷数值模拟及现场实测

5．1 薄层复合顶板沿空留巷数值模拟

5．2 矿压观测及支护效果分析

5．3 小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况