建庄煤矿采区巷道底臌机理及其控制技术研究

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巷道底臌一直是煤矿开采过程中的一项技术难题,开展采区巷道底臌机理及其控制技术研究具有十分重要的工程价值。本文以建庄煤矿采区巷道为依托,采用室内实验、理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法对建庄煤矿采区巷道的底臌机理及控制技术进行了研究。主要工作和结论有:(1)研究了建庄煤矿采区巷道底板煤及岩石的物理力学性质及膨胀性等特性,研究结果表明:底板岩石的软化系数很低,自由膨胀率、侧向约束膨胀率以及膨胀应力均很小,基本没有膨胀性,不含有膨胀性组分,采区巷道底臌属于应力型底臌。(2)完成了采区巷道底臌机理及影响因素的研究。研究表明采区巷道底臌主要是由于巷道强顶强帮的支护条件下,围岩应力在支护强度薄弱的底板处集中并释放,同时受到水及相邻采面采动影响,加速底板岩层变形,最终导致底板岩层失稳破坏,产生弯曲位移,向上隆起,形成底臌;总结得出影响因素主要包括应力、水、支护强度及支承压力等。(3)制定了底臌控制方案。采用“强帮强顶、底板卸压、底角加固”的复合支护进行底臌治理,通过底板切槽,减小底板内应力,同时通过底角加固将巷道底板的应力尽量向巷道围岩深部转移,并提高底板围岩强度和承载能力。应用FLAC3D数值模拟软件,对两种不同工况下巷道变形进行预测对比分析,结果表明:底臌控制方案能够有效控制采区巷道底臌。(4)开展了针对底臌控制方案的现场试验。试验结果表明:采区巷道底板位移减小,卸压槽深度基本不变,宽度逐渐缩小,较好控制了采区巷道底臌,可保证煤矿安全生产,底臌控制方案合理可行。
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