近距离煤层群回采巷道位置优选与围岩稳定控制技术研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yufengdetianxia
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近距离煤层群开采,上下煤层开采相互影响十分明显,主要表现在矿山压力显现十分明显,从而给下位煤层回采巷道布置及支护带来了巨大的困难。本文以原相煤矿下煤层10209瓦斯巷的设计与围岩控制为研究背景,充分运用数值模拟、理论计算等研究方法,借助现场实测和实验室力学测试等手段,对工作面基本工程地质条件、临近工作面巷道围岩变形反演、巷道设计与围岩掘进动态响应、最优支护方案设计与验证进行细致研究,取得如下成果:(1)精准分析了原相煤矿10209临近工作面的工程地质条件特征,基于煤岩体力学测试得到2号煤层直接顶至上覆K4含砾粗粒砂岩的煤岩体力学性质,通过电镜扫描测试得到了煤岩体试样的微观孔隙结构特征,通过X射线衍射成分分析,对岩石成分进行定性与定量表征。(2)现场实测了10207瓦斯治理巷在上位工作面采动应力场影响下产生明显的巷道围岩变形规律,发现超前工作面20 m时变形量激增,回采通过约15 m时变形速率衰减。2号煤层顶板砂质泥岩层离层严重,巷道顶板支护系统失效后将导致离层加剧。(3)通过数值模型反演了10207瓦斯治理巷围岩变形规律,发现在10207瓦斯治理巷正处于上位工作面动压及煤柱静压叠加应力场的影响范围内,在巷道的顶板、近侧帮部及部分底板形成应力集中,巷道产生明显剪切破坏。(4)基于10209工作面数值模拟结果,明确了超前工作面10 m处受采动影响最为显著。经过对比分析,确定了巷道最优定位方案:与上位10209轨道顺槽中心点水平间距20 m。同时通过反演结果,建立了模型时步与真实时间的对应关系,确定最短安全掘进时间为104天。(5)通过支护方案的围岩控制效果模拟,得到了巷道围岩应力、应变场分布特征,确定10209瓦斯治理巷的最优支护方案。通过现场工业性试验监测结果表明巷道围岩的整体控制较好。
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