基于塑性区演化的煤柱宽度留设及柔性锚索支护技术研究

摘要

沿空掘巷可有效提高煤炭资源回收率,改善采掘接替关系,但存在施工维护难度大的难题。为了提高沿空巷道围岩稳定性并减少煤炭损失量,以布尔台煤矿42108辅运巷为研究背景,通过理论分析确定了巷道塑性区发育特征,建立数值模型综合确定了合理煤柱宽度并进行了工业性实践。研究结果表明:42108辅运巷掘出后在采动影响下具有帮部大变形特征,辅运巷塑性区呈非对称蝶形分布的形态,塑性区发育范围为1.8~2.7 m;结合极限平衡理论及数值模拟认为,煤柱宽度大于30 m时其内部出现明显的应力降低区,有利于巷道维护,同时考虑煤炭资源回收率,确定合理煤柱宽度为30 m;揭示了多次补强支护仍无法有效控制巷道变形量的原因为锚索易拉伸破断,在此基础上提出了柔性锚索支护方案,同时将帮部锚杆间排距减小至750 mm×750 mm,经现场实践后30 d内两帮最大变形量160 mm,围岩控制效果显著。