【摘 要】
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上下工作面双巷同时掘进是高强度开采发展趋势之一,两巷围岩及煤柱的长期稳定至关重要。本文结合室内单/三轴压缩实验和现场钻孔成像研究了巷道围岩变形破坏特征;研制了可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置,运用相似模拟实验研究了尺寸和初始侧压对煤柱承载特性的影响特征;采用数值模拟研究了双巷布置运输巷和回风巷在掘进期、回采期间围岩应力破坏的分区差异化特征;提出了双巷差异化控制技术,选取了湾图沟煤矿
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上下工作面双巷同时掘进是高强度开采发展趋势之一,两巷围岩及煤柱的长期稳定至关重要。本文结合室内单/三轴压缩实验和现场钻孔成像研究了巷道围岩变形破坏特征;研制了可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置,运用相似模拟实验研究了尺寸和初始侧压对煤柱承载特性的影响特征;采用数值模拟研究了双巷布置运输巷和回风巷在掘进期、回采期间围岩应力破坏的分区差异化特征;提出了双巷差异化控制技术,选取了湾图沟煤矿13406回风顺槽、运输顺槽作为试验地点,进行了现场工业性试验,验证了研究成果的合理性。主要结论如下:（1）通过实验室测试,确定了湾图沟煤矿主采煤层顶板物性特征,岩样强度随围压的增加而逐渐提高,岩石呈现较明显的“压硬性”特征,峰值曲线段应力演化特征异于单轴压缩,峰值后应力降低缓慢,出现短时“应变软化”特征,随着轴向应变继续增加,发生应力跌落。现场实测湾图沟煤矿13405回风顺槽围岩变形破坏特征,主要变形为动压段巷道顶板完整性较好;两帮变形量均大于2.5m,均发现较大离层,且可见明显环向裂隙和径向裂隙扩展,超出了锚杆锚固范围;巷道最大底鼓量超过1m,严重影响了巷道正常使用。（2）采用相似模拟实验研究了尺寸和初始侧压对煤柱承载特性的影响特征:初始侧压越大相同尺度煤样强度越高;煤样强度与试件尺度较好符合二次多项式函数;初始侧压为1 k N,煤柱尺度为21 cm时,煤柱稳定性效果最佳。结果表明在既定煤岩尺寸条件,通过提高支护强度,可以提升煤岩承载能力;在提高一定的支护预紧力时,可以适当减小煤柱宽度以提高煤柱的整体稳定性。（3）利用数值模拟分析了双巷掘进期、回采期的应力和变形特征。掘进期双巷围岩应力分布基本没有差异:以煤柱竖直中心线为轴心成双核左右对称分布特征。回采期受力差异化特征:双巷在超前工作面10 m范围内,两帮支撑压力峰值、围岩表面收敛和塑性深度存在较显著的差异;在超前工作面20-60 m范围内,差异化变动幅度缩减。（4）提出了双巷差异性控制技术,并在湾图沟煤矿13406综采工作面回风顺槽、运输顺槽进行了现场工业性试验,矿压监测结果表明效果良好。图101幅,表20个,参考文献118篇。
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