二次采动影响巷道围岩破坏特征及控制技术研究

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针对韩城矿区桑树坪二号井3309运输巷围岩变形严重问题,采用理论分析、数值模拟、现场实测相结合的方法,对3308工作面采动影响引起的3309运输巷围岩应力分布及塑性破坏范围进行综合研究并提出围岩控制方案进行了现场应用。主要结论如下:(1)基于极限平衡理论,计算得出在一次采动影响下靠近采空区侧煤柱支承压力峰值位于距巷道表面2.27m位置,巷道侧煤柱帮支承应力峰值位于距巷道表面2.04m处。下区段回采阶段,巷道煤柱帮最大受力为19.27MPa,煤柱强度为14.3MPa,结果表明因为3309运输巷煤柱帮受力过大,自身强度不足引起较大范围塑性破坏。(2)数值模拟研究表明:工作面前方100m到工作面后方40m之间巷道煤柱帮与煤壁帮应力差值最大为12.4MPa,塑性破坏范围相差1.0m,巷道围岩变形主要因巷道煤柱帮破坏引起的,并具有动态变化特点。具体表现为:工作面前方超过40m后煤柱应力分布呈不对称双峰分布,峰值位置处于距巷道表面2~2.25m范围内,煤柱与巷道顶板交界位置开始塑性破坏。距工作面10m范围内,3309运输巷煤柱帮应力最大为26MPa,峰值距巷道表面2.5~3.0m,煤柱底角处塑性范围扩大明显。工作面后方10m范围内,应力剧烈增长峰值达到40.7MPa,应力形态由“双峰”变为“单峰”分布。(3)通过分析采动影响下巷道围岩应力分布,提出了“切顶卸压+补强支护”的围岩控制方案并进行了现场试验,试验结果表明:①采用“切顶卸压+补强支护”后,煤柱破坏深度均集中在2m范围内。②与原方案相比巷道顶板、煤柱帮、煤壁帮收敛量分别下降了 50%、40%、47%,证明围岩变形得到了有效控制。研究可为桑树坪二号井接续工作面回采巷道围岩变形控制提供理论依据,对于类似条件下巷道围岩控制技术研究也具有一定参考价值。
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