【摘 要】
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切顶卸压沿空留巷技术在薄及中厚煤层得到了广泛应用,但是在软弱厚煤层中的应用仍存在很多问题,研究在厚度变化的软弱煤层条件下留巷的支护技术,对于推广沿空留巷技术具有重要的工程意义。以河南永锦能源有限公司云盖山二矿23302工作面运输顺槽沿空留巷为工程背景,综合运用现场调研、理论分析、数值模拟及室内实验等方法,对赋存不稳定软弱煤层切顶卸压前后沿空留巷的变形规律、应力演化及巷道多阶段巷内支护技术进行了系统
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切顶卸压沿空留巷技术在薄及中厚煤层得到了广泛应用,但是在软弱厚煤层中的应用仍存在很多问题,研究在厚度变化的软弱煤层条件下留巷的支护技术,对于推广沿空留巷技术具有重要的工程意义。以河南永锦能源有限公司云盖山二矿23302工作面运输顺槽沿空留巷为工程背景,综合运用现场调研、理论分析、数值模拟及室内实验等方法,对赋存不稳定软弱煤层切顶卸压前后沿空留巷的变形规律、应力演化及巷道多阶段巷内支护技术进行了系统研究,得到主要成果和结论如下:23302工作面煤层厚度变化范围为0.1～14m,平均煤厚5.14m,煤质松软;直接顶为中粒砂岩,基本顶为细粒砂岩,属于坚硬岩层;直接底炭质泥岩,强度较低,属于典型的“两软一硬”赋存不稳定煤层。分析了沿煤层顶板掘进,进行切顶卸压沿空留巷围岩受力模型,并采用“分离岩块法”获得沿空留巷顶板载荷表达公式。分析表明,越靠近实体煤侧,顶板载荷越大。采用FLAC3D数值软件对留巷在掘进期间、一次采动阶段时的围岩变形规律、应力变化规律进行分析研究。结果表明,随着工作面开采的影响,巷道围岩的非对称变形逐渐加剧,切顶可以有效减小顶底板的垂直应力,越靠近切顶处卸压越明显,即切顶可以减小上覆岩层对围岩的影响;巷道两帮的垂直应力表现出“浅部卸压,深部应力集中”的特征,但是巷道呈现的围岩变形和由于煤层厚度较大产生超高留巷仍需要采用合理的巷内支护方式。结合现场地质条件,提出基于切顶卸压沿空留巷技术应用的巷内支护方案,采用主动锚网索支护方式进行沿顶掘进,根据煤层厚度变化采用分次卧底方式实现沿底回采,实现超高巷道的最大高度达7m。根据煤层厚度和采动影响,将留巷的支护分为最多6个阶段,其中在较厚煤层中,在超前支护段采用“锚网索+木垛+π型梁+单体液压支柱”支护方式支护卧底后形成的超高巷道;沿空留巷则采用“切顶卸压+帮部锚网索+连棚”结合“锚网索+木垛+U型钢支架”的联合支护方式。多阶段巷内支护方案在现场应用后,现场测试表明,在23302工作面回采回采期间,巷道顶板变形量在200mm以内,实现了留巷围岩的稳定性控制。
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