薄煤层上行开采顶板巷道围岩稳定性研究

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本文根据四川达竹煤电集团公司小河嘴煤矿201采区工作面现场地质和生产技术条件,采用理论分析、数值模拟、现场观测相结合的方法,研究了采场覆岩破坏变形特征和上工作面巷道变形情况,论文取得的主要研究成果如下:(1)采用比值判别法、“三带”判别法和围岩平衡法分析了小河嘴煤矿2016(22)工作面上行开采可行性,得出24煤层与22煤层间距大于22煤层开采后的裂缝带高度,位于平衡岩层上方,自身可形成平衡岩层结构,层间不发生错动,上行开采可正常进行。并确定2016(24)工作面开采的间隔时间为5.9月。(2)采用单因素分类、多因素分类法对小河嘴煤矿2016(24)工作面巷道围岩进行分类,确定巷道围岩为Ⅲ类围岩,即中等稳定围岩。根据巷道锚杆支护理论和围岩分类,在小河嘴煤矿2016(24)工作面风巷原有支护情况的基础上,提出了“锚杆+锚索+金属网+钢筋梯”的加强支护方式。(3)随着采空区范围扩大,24煤层应力重新分布,垂直应力可分为三个区域:应力增高区、应力卸压区和应力稳定区。采空区上方支撑压力分布非对称分布,其最大值出现在工作面前方15m左右和开切眼后方5m处,峰值最大为原岩应力的1.5倍,应力集中并不剧烈。采空区上方为应力卸压区,工作面后方10m和开切眼后方10m压力达到最小值,推进50m时压力接近为零,下沉达到最大值为0.360m。工作面推进80m后采工作面后方40m上方出现应力稳定区,矸石基本压实,应力稳定区垂直应力基本等于原岩应力。(4)加强支护方案两帮移近量明显减小,巷道顶底板移近量减小不明显,说明巷道顶底板变形以底板变形为主,在锚网梁联合支护作用下,使巷道顶板中垂直压力向巷道两侧深部转移,降低了两帮的压力,利于巷道两帮的支护。(5)2016(22)工作面开采对该巷道的影响范围大致为工作面前后73m,加强支护后,影响范围减小。下工作面超前支承压力对该巷道影响不大,工作面后方22m左右,覆岩断裂离层,巷道变形剧烈,巷道上方明显离层,工作面后方50m之后,矸石逐渐压实,巷道变形趋于稳定。(6)上行开采顶板巷道不同支护区顶板位移相差不大,与模拟煤层下沉量相接近,说明上行开采巷道顶板位移可以较为准确的反映顶板覆岩的活动情况。采空区顶板巷道顶板水平位移最大处指向开切眼,稳定后位移并不趋于0,指向采空区中心。
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