复合垮落式残采区中部残煤回采巷道合理位置研究

摘要

随着煤炭资源的不断开采，其储量也在不断减少，为了满足我国可持续高速发展对能源的长期需求，残煤复采逐渐被提上研究日程。受过去开采技术等条件的制约，残煤种类较多，据有关资料显示，其中复合残采区中部残煤的残煤储量较高，且分布广泛。巷道是保证工作面安全高效生产的前提和关键，对于复合垮落式残采区中部残煤的开采，由于受到上下煤层开采的采动影响，中部残煤回采巷道围岩应力环境复杂，变形破坏情况严重。因此，合理选择回采巷道的位置成为实现复合垮落式残采区中部残煤安全复采和巷道围岩控制的重要影响因素。 本论文以大同矿区晋华宫煤矿复合垮落式残采区中部10号残煤为研究对象，综合采用室内试验、理论分析、相似模拟和数值模拟等手段，对中部残煤回采巷道的合理布置位置进行了研究。主要研究结论如下： （1）提出了一种基于破坏范围、应力分布与裂隙分布三因素确定复合垮落式残采区中部残煤回采巷道合理位置的方法。首先分析上下煤层开采造成的破坏范围是否波及到中部残煤，判断中部残煤回采巷道围岩破坏情况；然后采用理论分析与模拟实验分析得到中部残煤的裂隙富集区、应力叠加区和强应力改变率区的范围，避开以上范围确定一个合理布巷区；最后分析不同水平位置巷道破坏特征和围岩变形量，综合确定中部残煤回采巷道合理位置。 （2）采用相似模拟与数值模拟手段，得到晋华宫煤矿上下煤层开采造成的层间岩层破坏范围未波及到中部残煤；中部残煤裂隙富集区分布范围为以煤柱边缘为中心内错5~20 m；应力叠加区分布范围为煤柱边缘水平错距-10~10 m，应力降低区分布范围为采空区内侧10~35 m；强应力改变率区的范围为以煤柱边缘为中心水平错距-15~20 m。因此，合理布巷区范围为外错15 m或内错20 m以上。 （3）分析了不同水平位置巷道的破坏特征及围岩变形量，当内错距达到20 m时，巷道围岩变形量最小。综合考虑，确定晋华宫10号残煤回采巷道合理位置为内错20 m。 （4）分析不同上下位相对层间距对中部残煤巷道变形量的影响可以得到，在-15~0 m煤柱范围内，随着相对层间距的增大，煤柱造成的应力传递对中部残煤影响减小，巷道变形量减小；在0~30 m采空区范围内，随着相对层间距的增大，上下煤层开采对中部残煤的卸压程度减小，巷道变形量增大。

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