采动巷道底鼓机理与控制技术探索

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探究采动巷道底鼓的机理是控制巷道底鼓的重要研究方向之一,而开展采动巷道围岩变形破坏机理、影响因素以及支护对策方面的研究对于矿井建设和生产具有重要的理论意义和工程实用价值。  本文以国电建投察哈素煤矿3101工作面辅运顺槽为工程背景,利用弹性力学、弹塑性力学、岩体力学以及数理统计等,建立采动巷道底板力学模型,分析了采动巷道底板的变形机理与破坏规律,得到了影响采动巷道底板岩层稳定性的因素,包括相关围岩力学参数、巷道断面尺寸、工作面顶板的横向影响、应力水平及围岩强度等。为进一步探究围岩力学参数,包括黏聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比和抗拉强度;采取现场取岩芯,送往山东科技大学岩石力学实验室,进行岩石各项参数的试验。  在充分研究察哈素煤矿巷道底鼓影响因素的基础上,确定了由3101工作面顶板垮落横向影响的二次应变,采动巷道两帮移动巷道底板侧向应力增大对巷道底鼓的影响,巷道底板岩层运动趋势对巷道底鼓的影响;依据巷道底板窥探钻孔,确定巷道底板运动的形式,并将底板岩层划分为两层三区;底板支护采用水力膨胀锚杆将底板两层三区固结为一体,组成底板岩梁,采用一定密度的反底拱梁对底板岩梁施加一作用力,控制巷道底鼓;另外,在巷道帮角采用底脚锚杆,减小巷道两帮的移动,降低巷道底板岩层侧向应力,进一步控制巷道底鼓。  针对察哈素煤矿采动巷道变形的特点,在现场分别采用底脚锚杆支护、底板水力膨胀锚杆支护、反底拱梁支护三种形式相结合的方式进行联合支护,分别用模拟和现场共同验证支护措施控制巷道底鼓的效果。
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