上湾煤矿近距离下层煤过集中煤柱矿压防治技术研究

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由于近距离煤层组煤层间距小,上位煤层的开采势必会对下位煤层开采产生影响。上湾煤矿上煤层12上煤工作面采用两翼开采方式,下煤层12#煤采用单翼开采的方式,由于采煤工艺的改变,受上煤层双翼开采遗留的集中大巷保护煤柱影响,导致下煤层出现顶板岩层载荷不均匀,异常矿压显现频繁等问题。因此本文以上湾煤矿12301工作面过上覆集中煤柱为工程背景,采用理论分析方法,数值模拟手段,结合现场实测数据,对近距离煤层过上覆煤柱过程中的矿压现象进行研究,分析动载矿压防治技术,并制定相应的治理措施。主要研究成果如下:根据煤岩体力学参数测试,分析煤层顶底板及煤的力学性质,并对围岩进行分类;12#煤和12上煤均属于软煤,12上煤与12#煤间距17.9m,煤层间距较小,上覆岩层强度较高,直接顶为3.78m粉砂岩,属于2类中等稳定顶板;通过上煤层开采对底板破坏深度计算得出,12上煤层的开采对底板破坏深度为12.7m,破坏深度小于煤层间距(17.9m),说明正常回采过程中,上煤层开采不会破坏下煤层煤体结构;对煤柱应力扰动范围计算得出,集中煤柱对下煤层应力扰动区范围为60m,即集中煤柱前后15m范围内工作面受煤柱影响较大;对现场矿压观测数据可知,正常回采时,支架工作阻力与来压强度小于支架额定工作阻力,分析得出工作面直接过煤柱期间支架工作阻力与来压强度会超过支架额定工作阻力;数值模拟得出12上煤及12#煤开采导致围岩应力重新分布,近煤柱、过煤柱及出煤柱时的超前支承压力均值分别为9.3MPa、18MPa和17.9MPa,开采至煤柱右侧边缘5m时,煤柱前方采空区出现超前支承压力为21.3MPa的峰值,说明需要对集中煤柱影响区域内工作面采取矿压防治措施。制定了工作面过煤柱防治措施,主要分为补强支护、工作面调斜、爆破卸压。巷道两侧煤壁每隔1m架设金属棚腿等补强支护措施;工作面提前25m开始将机头超前机尾10m的调斜避压措施;在煤柱前方15m开始采取架前深孔爆破的爆破卸压措施,减少集中煤柱对下煤层回采的影响,降低工作面矿压显现,实现安全通过集中煤柱影响区域;通过现场工业性试验结果得出,“优化避压设计”→“采前预先防治”→“采时跟踪防范”的防治思路,以及防治措施有效的遏制了过煤柱过程中动载矿压对顶板的影响,使工作面安全平稳的通过上煤层集中煤柱。综上所述,研究成果不仅解决了上湾煤矿过集中煤柱问题,保证煤矿的安全开采,同时为类似近距离煤层过煤柱动载矿压防治提供了科学依据。
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