地下工程沿空巷道隔离煤墙矿压研究

摘要

沿空掘巷可以大幅度提高煤炭回采率,节约煤炭资源,是矿井建设的发展方向。而煤柱荷载、煤柱尺寸和巷道支护方式是决定沿空掘巷成败的关键因素。本文结合煤柱荷载理论与被动支护时沿空掘巷的矿压显现,从巷道受力合理的角度指出沿空掘巷应不留煤柱,当需要留煤柱隔离采空区时,若采用被动支护,只能尽量减小煤柱尺寸,不能充分发挥煤柱的隔离作用,而且巷道难以维护。
　　利用现有的理论分析锚杆支护对窄煤柱的加固机理,指出锚杆支护提高了煤柱的承载能力,使煤柱有效分担了巷道顶板转移来的矿压,这是采用锚杆支护的窄煤柱沿空掘巷安全稳定的根本原因,并提出锚杆支护的设计原则。经过理论分析,阐述了沿空掘巷采用锚杆支护时的煤柱宽度的选取方法。提出了在锚杆支护的前提下,沿空巷道开掘后,在煤柱和实体煤帮中各存在一个支承压力峰值点,并用MIDAS/GTS数值模拟软件进行了验证。
　　本文基于自稳隐形拱理论对朱家河煤矿14520工作面沿空巷道进行了锚杆支护设计,在此支护参数基础上对护巷煤柱宽度进行数值模拟优化,并结合煤柱尺寸计算公式,确定其合理窄煤柱宽度。通过分析巷道掘进过程中监测结果可知,隔离煤柱起到了很好的护巷作用,巷道围岩安全稳定,对浅埋中厚煤层的沿空掘巷工程具有指导意义。

目录

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.3 主要研究内容及研究方法

2 采空区边缘煤体应力分布

2.1 原岩应力的探讨

2.2 采空区边缘煤柱支承压力分布规律

2.3 本章小结

3 沿空掘巷煤柱尺寸的研究

3.1 沿空掘巷的适用条件

3.2 被动支护下沿空掘巷的矿压显现

3.3 窄煤柱的承载能力

3.4 两种沿空掘巷方式的选择

3.5本章小结

4 锚杆支护对沿空掘巷技术的影响

4.1 锚杆的作用

4.2 自稳隐形拱理论对沿空巷道稳定的解释

4.3窄煤柱沿空掘巷锚杆支护技术要点

4.4 采用锚杆支护时的窄煤柱宽度选择

4.5 采用锚杆支护的窄煤柱沿空掘巷矿压显现

4.6 本章小结

5 工程实例

5.1 工作面基本状况

5.2 地质概况

5.3 巷道断面设计

5.4 巷道支护设计参数

5.5 顺槽锚网索整体布置

5.6 煤柱宽度确定

5.7 朱家河14520沿空掘巷监测

5.8本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献