【摘 要】
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随东部矿区易采煤炭资源逐渐枯竭,该地区矿井大多面临着地质构造复杂区域煤炭开采的技术难题。当工作面布置于断层构造发育带等区域时,会对采区回采巷道布置形式产生不利影响,如区段煤柱宽度变化较大或煤柱形态不规则等,兼顾工作面布置尽可能规则的前提下,区段异形煤柱巷道将存在由临界宽度与断层活化所引起的强矿压显现问题,不利于下区段的安全回采。因此,本文以枣庄矿区某矿东六采区正断层区段异形煤柱护巷为工程背景,开展
【基金项目】
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国家自然科学基金项目资助（51874285）； 江苏省研究生科研与实践创新计划项目（KYCX21＿2343）； 中国矿业大学研究生创新计划项目（2021WLJCRCZL009）；
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随东部矿区易采煤炭资源逐渐枯竭,该地区矿井大多面临着地质构造复杂区域煤炭开采的技术难题。当工作面布置于断层构造发育带等区域时,会对采区回采巷道布置形式产生不利影响,如区段煤柱宽度变化较大或煤柱形态不规则等,兼顾工作面布置尽可能规则的前提下,区段异形煤柱巷道将存在由临界宽度与断层活化所引起的强矿压显现问题,不利于下区段的安全回采。因此,本文以枣庄矿区某矿东六采区正断层区段异形煤柱护巷为工程背景,开展断层区段异形煤柱巷道围岩稳定性控制技术研究,具有重要的研究价值及实用意义。首先,针对断层区段异形煤柱护巷时巷道强矿压显现特征差异,对断层区段异形煤柱护巷围岩失稳机理进行了理论研究,认为巷道围岩强矿压显现分布差异取决于断层构造应力-采动应力-煤柱尺寸效应-断层附近采场侧向覆岩结构的耦合作用关系,并分析得到了断层构造覆岩铰接结构形成的条件与影响断层构造稳定及其应力传递性能的主要因素。其次,通过建立回采巷道切顶卸压力学简化模型,以理论计算的方式阐明了人造非连续弱面弱化顶板围岩结构的机理及必要性;基于煤柱强度理论与弹性核理论,标定了此条件下的护巷煤柱宽度适应性范围,并结合断层区段异形煤柱护巷围岩失稳机理提出了“分区卸压+分区支护”的断层区段异形煤柱巷道围岩稳定性控制技术思路。提出采用人造非连续弱面卸压护巷技术调整巷道围岩应力演化路径,应用弹性理论与围岩结构“S-R”理论确定了人造非连续弱面关键技术参数,并据此建立了不同宽度断层煤柱护巷数值计算模型;研究了切顶前后煤柱尺寸效应影响下断层保护煤柱及巷道围岩应力演化及变形破坏规律,发现切顶前后,巷道围岩应力及变形破坏程度与煤柱尺寸间的相关性差异明显,断层应力传递总量与断层活化概率受切顶效应影响显著降低。最后,依据断层区段异形煤柱护巷强矿压显现特征及巷道围岩与断层构造区域应力演化特征,围绕断层区段异形煤柱护巷围岩失稳机理及其护巷煤柱临界宽度,提出了断层区段异形煤柱护巷下煤柱巷道围岩锚固结构稳定性控制的技术方案,建立了断层区段异形煤柱巷道围岩稳定性分区控制技术体系;研究成果在现场进行了应用研究,取得了良好的技术经济效果,且对解决采动强矿压巷道围岩稳定性控制具有重要的应用价值。该论文有图54幅,表11个,参考文献108篇
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