厚煤层无区段煤柱错层位开采巷道支护技术研究

摘要

随着对煤炭的持续超强开采，越来越多煤矿转向深部煤层的开采。由于采深增加，冲击危险愈加严重。研究提出了对厚煤层无区段煤柱错层位开采巷道支护技术研究。开展本课题研究对防止区段煤柱冲击地压的发生、降低煤炭开采损失、保证矿井安全生产具有重要意义。
　　华丰煤矿煤层厚度6.2m，倾角平均为32°。目前开采的1411工作面埋深千米，上覆500m厚的巨厚砾岩等特殊的地质条件，冲击地压情况比较严重。论文根据综放工作面沿空巷道覆岩结构及运动规律，采用冲击地压实时在线监测系统，对1411上平巷侧向煤体进行了内部应力监测，结合巷道矿压观测分析得到如下结果:(1)建立了顺槽覆岩结构模型，结合覆岩动压来压对巷道支护的影响，确定了顶板支护设计阻力;(2)确定了沿空侧支护强度计算方法，得出支护结构所受侧向推移强度，由此设计了两帮不等强侧向支护阻力，保证无煤柱掘巷两侧不等强受力的支护稳定性;(3)基于冲击地压实时在线监测系统监测，得到了无煤柱及钻孔卸压措施可有效降低侧向实体煤内应力值，降低冲击危险性，可有效防治冲击地压。根据已施工完毕的1411上平巷，取消区段煤柱可有效降低冲击危险性，研究成果对类似条件下矿井防治冲击地压具有借鉴意义。

目录

声明

摘要

Contents

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 沿空掘巷国内外研究现状

1．2．1 沿空掘巷发展历史

1．2．2 无煤柱沿空掘巷开采的优越性

1．2．3 沿空掘巷发展趋势

1．3 主要研究内容、技术路线及论文特色与创新之处

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究路线

1．3．3 论文特色与创新之处

2 无煤柱错层位巷道围岩稳定性和变形破坏分析

2．1 深部回采巷道围岩力学性质

2．2 无煤柱错层位巷道围岩稳定性分析

2．3 无煤柱错层位巷道围岩变形破坏分析

2．4 无煤柱错层位巷道破坏的力学机理

2．5 无煤柱错层位掘巷合理时空关系研究

2．6 本章小结

3 无煤柱错层位巷道侧向覆岩运动规律

3．1 采动影响前巷道围岩变形分析

3．2 顶板分类方案及其指标

3．3 顶板运动规律

3．3．1 直接顶运动规律

3．3．2 老顶运动规律

3．3．3 老顶来压步距

3．3．4 老顶侧向悬跨度

3．4 周期来压对沿空巷道动压分析

3．5 错层位巷道侧向覆岩结构及支承压力分布

3．6 掘巷后上覆岩层稳定性分析

3．7 可缩型U型钢支架承载能力分析

3．8 煤帮锚杆补强支护

3．9 本章小结

4 基于冲击地压实时在线监测系统监测评价无煤柱开采冲击地压危险性

4．1 无煤柱及卸压措施对实体煤内应力的影响

4．1．1 观测目的

4．1．2 观测方案

4．1．3 钻孔应力计安装步骤

4．2 侧向实体煤内应力分布规律

4．2．1 留小煤柱段和无煤柱段实体煤内应力对比分析

4．2．2 卸压前后侧向实体煤内应力变化

4．2．3 超前应力分析

4．3 本章小结

5 工业性试验研究

5．1 生产地质条件概述

5．1．1 1411工作面位置

5．1．2 1411工作面煤层及其顶底板岩性

5．1．3 1411地质构造特征

5．1．4 1411水文地质特征

5．2 巷道支护设计方案

5．2．1 留煤柱段支护设计

5．2．2 无煤柱段支护设计

5．3 矿压观测内容及方案

5．4 巷道矿压监测及规律分析

5．4．1 观测数据分析

5．4．2 支护效果分析

5．5 错层位巷道防火及密封设计

5．5．1 错层位巷道防火设计

5．5．2 上下隅角防火设计

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果