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近距离煤层采用下行开采方式时,下部煤层布置巷道将受到上部采空区的影响,巷道支护难度较大。恒兴煤矿3号煤层上方为2号煤层采空区,层间距4.40~21.85m,为采空区下方近距离煤层开采,需要进行采空区下巷道围岩控制技术研究。 为了解地应力分布状况,运用应力解除法对3号煤层地应力进行了测量,得到地应力大小及其分布规律。由于地应力量值较小,巷道在合理支护方式和参数下,其影响系数较低。通过实验室岩石力学实验得到巷道顶板抗压、抗拉等基本力学参数;顶板多为泥岩,抗压强度小于20MPa,属于地质软岩,但不具备工程软岩特征。 通过巷道顶板岩性及结构分析,提出了5类复合顶板结构。将3号煤层巷道顶板力学结构分为原生顶板结构和次生顶板结构,并分别进行了力学分析,得到煤层原生顶板结构和次生顶板结构的分类指标HG,3号煤层HG=6.5m。运用FLAC3D数值分析软件对采空区下巷道支护进行模拟,结果显示巷道可锚性良好,锚索支护形式对巷道围岩变形控制较好。巷道顶板为次生顶板结构时,围岩控制难度大,锚杆支护不足以维持巷道的稳定性,需要进行加强支护。 通过对巷道顶板力学结构及复合顶板结构类型研究,形成以“顶板力学结构模型→巷道支护方式→顶板岩层组合结构→支护理论→主要支护参数”为基本技术路线的采空区下近距离煤层巷道围岩控制技术。 原生顶板结构的支护方式分为在坚硬型顶板结构、上软下硬组合型顶板结构和下软上硬组合型顶板结构下的“锚杆+锚索”一般支护方式和在软弱型顶板结构和软硬相间型顶板结构下的“锚杆+钢筋梯子梁+锚索”加强支护方式。次生顶板结构巷道的岩层组合结构一般为软弱型顶板结构和软硬相间型顶板结构,巷道支护方式以“锚杆+工字钢”支护为主,主要根据上部煤层距下部巷道顶板距离S来具体确定巷道支护方式。当3m<S<HC时,可采用“锚杆+工字钢”支护方式;当S<3m时,可采用“双重金属网+工字钢棚”支护方式;当巷道围岩破碎压力大时,可采用“锚杆+双重金属网+工字钢棚”支护方式。监测表明采空区下近距离煤层巷道围岩控制技术实施后巷道围岩控制效果良好,满足矿井的正常安全生产的需要。