大巷煤柱回收综采面矿压显现规律及控制研究

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大巷煤柱回收工作面通过空巷时,常常伴随超前支承压力增大,巷道变形严重,工作面支架压架、倒架等现象,给安全生产带来隐患。论文针对轿子山煤矿9717大巷煤柱回收孤岛工作面顶板控制问题,运用现场实测、数值模拟和理论分析相结合的研究方法,开展了大巷煤柱回收孤岛工作面矿压显现规律及控制方法研究,确定了大巷煤柱回收孤岛工作面矿压控制技术方案,主要研究成果如下:(1)采用理论分析的方法分析9717工作面基本顶垮落步距,计算得出工作面基本顶初次断裂步距为49.28 m,周期断裂步距为40 m;(2)基于轿子山煤矿9717工作面地质条件和煤岩力学性质,建立FLAC3D数值模拟模型,分析得出覆岩随着煤层开采的破坏变形规律,采空区顶板位移分布由“圆环状”演变为“马蹄环”,顶板呈“O-X”型破断,破断后顶板相互铰接形成砌体梁,工作面遗留空巷对顶板破坏形式影响不大;(3)工作面应力集中区超前支承压力峰值为25 MPa,距煤壁约5.5 m,超前支承压力影响范围约为30 m;工作面超前支承压力在遗留大巷两侧煤体较大,超前支承压力峰值约为25 MPa,峰值位于顺槽与遗留大巷间煤体。强制放顶能够有效减小工作面超前支承压力,放顶高度为16m时效果最佳;(4)建立了支架与围岩相互作用的力学模型,得出9717工作面支架额定工作阻力应不小于2055.55 k N,工作面选用ZY2100/11/22(A)型掩护式液压支架。计算得出工作面前方单体支柱承重力不得小于205.25 k N。采用DW22-300/100、DW25-300/100、DW28-300/100、DW31.5-300/100型液压单体支柱配合1.2m铰接顶梁和3.6mπ型梁进行巷道支护;(5)设计超前爆破预裂方案并现场实施。实测表明,工作面支架末阻力平均值为31.08 MPa,为支架额定工作阻力的74.52%,工作面支架最大工作阻力为40.20 MPa,为支架额定工作阻力的97.43%,回采期间支柱最大压力为22 MPa,支柱压力整体比较稳定波动小,回采过程中顺槽及二水平大巷顶底板最大移近量为138 mm,两帮最大移近量为183 mm,大巷煤柱回收孤岛工作面矿压控制效果较好。该论文有图28幅,表5个,参考文献98篇。
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