复杂工程地质条件大倾角厚煤层采场围岩控制机理研究

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本文采用了理论分析、数值模拟及现场实测的研究方法,对12125大倾角工作面回采底板破坏特征、近距离采空区下12124大倾角工作面走向段及旋转段采场围岩力学特征及采场矿压显现特征进行系统分析研究。理论分析方面,分析计算了大倾角工作面回采走向、倾向底板岩体破坏深度,并确定了12125采空区上部煤柱塑性区范围大小,并在此基础上分析了近距离采空区下12124大倾角工作面回采煤壁前方支承压力分布特征。数值模拟方面,运用FLAC3D建立了大倾角工作面开采数值模拟模型,得到了大倾角工作面推进过程中,底板不同深度垂直应力与剪切应力分布规律,并分析得知了12125大倾角工作面底板破坏特征;之后进行了近距离采空区下12124大倾角工作面走向段及旋转段综采模拟,得到了不同推进距离下走向段及旋转段综采采场垂直应力场、垂直位移场及水平位移场分布特征。现场实测方面,通过在12124工作面安设在线监测系统对液压支架工作阻力及工作面矿压特征观测,分析得知了近距离采空区下大倾角工作面走向段及旋转段综采采场矿压显现规律;通过在工作面上部风巷及下部运输巷安装多点位移计并进行监测,得知了近距离采空区下大倾角工作面开采巷道变形规律。针对近距离采空区下12124大倾角工作面开采存在的工作面片帮冒顶、上部风巷围岩变形大等矿压显现情况,设计了片帮冒顶支护方法、上部风巷应力集中区锚索、工字钢和U型棚联合支护以及旋转拐点锚网索联合支护等围岩控制方法,有效保证了工作面的安全高效开采。研究结果对于近距离采空区下大倾角工作面走向长壁综采及旋转综采采场围岩控制及安全高效开采具有很好的指导意义。
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