倾斜煤层高强轻质砌块沿空留巷技术研究

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沿空留巷是我国无煤柱护巷技术研究的重要组成部分。沿空留巷技术能够实现煤炭采出率的提高、巷道掘进量的降低、解决采掘接替的矛盾、增加煤矿的服务年限,避免煤炭资源的大量损失,其技术优势和经济效益显著。但是,随着沿空留巷技术在我国近水平煤层的广泛应用,成本高、巷旁支护强度低、巷道变形大、效果差等问题成为制约沿空留巷技术研究的瓶颈,因此,倾斜煤层高强轻质砌块沿空留巷技术研究的研究有着重要的理论研究意义与工程实践价值。  本文以金刚煤矿-4111工作面为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟及工程实践等方法对倾斜煤层高强轻质砌块沿空留巷技术进行了研究。首先,通过沿空留巷顶板结构、顶板破断特征及围岩稳定性分析,建立了倾斜煤层沿空留巷相关力学结构模型,确定了巷旁支护体不发生下滑翻转的煤层倾角范围,推导出倾斜煤层沿空留巷巷旁支护阻力计算公式;其次,通过高强轻质混凝土设计及性能试验,确定LC50高强轻质混凝土的最优配比方案。再次,运用FLAC数值模拟软件建立了0.5m、0.75m、1m和1.5m四种支护体宽度模型,对不同宽度支护体对围岩变性特征的影响进行分析,确定了留巷合理支护体宽度;建立支护体材料分别为C40、C50、C60、LC50的四种模型,分析不同支护体材料对留巷围岩的变形影响规律,确定了支护体材料的强度的合理值。最后,根据工作面现场情况对高强轻质混凝土砌块尺寸、墙体砌筑方式进行设计;根据沿空留巷围岩应力分布,沿空巷道采取超前加强支护、滞后加强支护及下出口支护三种加强支护方式;通过现场观测分析了-4111工作面机巷的稳定性效果,验证了倾斜煤层高强轻质砌块沿空留巷的支护设计的合理性和科学性。
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