厚煤层小窑破坏区下迎采掘进巷道围岩控制技术研究

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为适应不断发展的煤炭开采技术需求及开采效率,迎采掘进成为满足和缓解采掘接替压力的关键方法之一,但迎采掘进巷道存在受采动影响时间长、应力环境复杂及支护困难等问题。本文以韩咀矿小窑破坏区下32103辅运巷(迎采掘进巷道)为研究对象,对迎采掘进巷道合理区段煤柱宽度、停复掘时机和巷道围岩控制技术进行了系统分析,有效控制了巷道变形。主要研究成果如下:(1)掌握了巷道顶煤破坏形态及区段煤柱应力变化特征,明确了巷道顶板结构演化及上分层遗留煤柱变形破坏特征,得到了巷道侧合理有效承载煤柱宽度。探明了上分层遗留煤柱边缘部分煤体变形破坏严重,并发生剥离、塌落,复采采空区侧向支承压力偏移;得到了复采面侧上分层遗留煤柱边缘煤体破坏宽度为2.62 m,上区段工作面开采后煤柱塑性区范围为5.56 m,确定了区段煤柱合理有效承载宽度。(2)明确了迎采面采动应力场分布范围及演化特征,确定了32103辅运巷停复掘时机。分析了现场围岩变形量监测数据,得到了32101工作面超前支承压力对本工作面回采巷影响范围为50~70 m;得出了距工作面60 m范围内,采场侧向支承压力峰值及位置随工作面推进而快速增大,在此范围外巷道围岩应力环境基本不发生变化。综合上述分析,确定了采场与巷道迎头相距70 m时停止掘进,采场推过掘进头90 m后开始复掘。(3)揭示了不同围岩应力环境下巷道变形特征,分段划分了采动影响区巷道,并提出了分段加固技术。对于“顶板破坏段”巷道提出了以下技术:“先注浆再锚固”、加长锚索锚固长度和“深浅孔”分层注浆;对于“遗留煤柱段”巷道改进了锚杆索支护密度,形成了“锚-网-索-喷-注”联合分段加固方案,通过数值模拟验证了加固技术对巷道围岩变形的控制效果。(4)提出了复掘段巷道分区支护方案,并通过现场试验检验了巷道加固和支护参数。煤柱应力及围岩变形监测结果表明:工作面在采动影响区外推进过程中,煤柱应力趋于稳定状态,且巷道最大位移量不超过70 mm;锚固力监测结果表明:工作面推过锚杆监测点60 m后,煤柱帮锚杆锚固力稳定于62 k N左右,此后巷道基本不受采动影响。巷道加固及支护效果良好。该论文有图98幅,表10个,参考文献96篇。
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