沿空留巷巷旁充填体合理支护宽度分析研究

摘要

沿空留巷巷旁充填体合理支护宽度是保证工作面安全回采的一个重要参数。本文以华晋沙曲矿24208运输顺槽沿空留巷工程为研究背景，从中探索沿空留巷巷旁充填体合理支护宽度。通过在理论分析基础上，采用数值模拟方法对常用机械支模泵送的巷旁充填体不同支护宽度进行对比分析，并提出了采用预支撑巷旁充填支护技术使得支护宽度更加合理化，结合现场监测检验巷旁充填体支护宽度是否满足要求。
　　通过分析沿空留巷期间围岩活动时矿压表现特征，为确定巷旁充填体支护的强度和宽度提供了有效依据，得出选取巷旁充填体合理支护宽度在满足支护强度的同时能够及时有效切顶卸压是保持围岩稳定性的关键技术之一。研究巷旁充填体与顶板相互作用机理，发现巷旁充填体在顶板垮落过程中承载压力较高，充填体选择合理支护宽度能够及早提供满足切断顶板所需的初始支护阻力，促使顶板泄压围岩变形趋于稳定。
　　根据板破坏理论对顶板上覆岩层合理划分，建立力学模型对关键岩块受力分析，计算巷旁充填体荷载并得出其支护阻力计算公式；分析影响巷旁充填体支护宽度因素，得出巷旁充填体支护宽度增大对应其支护阻力也越大，提出巷旁充填体支护宽度存在一个合理值。
　　采用数值模拟分析软件，模拟留巷期间巷旁充填体支护宽度不同时的围岩应力及变形情况，对比分析结果得到有效控制围岩稳定的合理支护宽度为3.0m，得出在薄中厚煤层工作面采用巷旁充填隔墙支护时，适宜宽高比为0.7—0.75；根据模拟所得充填体合理支护宽度的现场运用其综合效果表现不太理想，大体积混凝土充填体养护时间较长制约了工作面回采速率，且早期支护作用发挥不佳，进而提出预支撑巷旁充填技术，将充填体支护宽度降低到1.0m，实现宽高比为0.25，模拟分析其可行性，并成功运用与24208工作面安全留巷，达到有效提高回采速率及经济效益可观的理想效果。

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1 绪论

1.1 课题来源及研究目的

1.2 国内外沿空留巷巷旁充填技术发展现状

1.3 课题研究的意义

1.4 研究内容及方案

1.5 研究路线

2 沿空留巷矿压特征及围岩变形特征

2.1 沿空留巷矿压特征分析

2.2 沿空留巷围岩应力分布规律

2.3 沿空留巷围岩活动基本规律

2.4 沿空留巷充填体支护机理分析

2.5 本章小结

3 巷旁充填体荷载分析计算

3.1 力学模型建立

3.2 巷旁充填体荷载计算

3.3 巷旁充填体宽度影响因素分析

3.4 本章小结

4 数值模拟分析

4.1 MidasGTS 软件简介

4.2 数值模拟过程

4.3 模拟结果分析

4.4 锚柱网预支撑巷旁充填技术

4.5 本章小结

5 项目现场效果监测

5.1 巷旁充填体支护效果监测设计

5.2 监测结果分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录