论文部分内容阅读
巷道顶板淋水是影响煤矿巷道稳定性的主要因素之一,由于采动贯通水力通道,裂隙水和空区水与巷道围岩长期接触,巷道产生片帮、冒顶等严重的巷道变形破坏问题,直接威胁到了矿井的安全生产。因此,对于巷道淋水顶板条件下,围岩稳定性与水影响机理,以及该类巷道控制研究具有一定的工程意义和研究价值。以潞安集团潞临公司黑龙煤矿9、10+11#煤层2104运输顺槽和2102回风顺槽为工程背景,通过围岩矿物组分测试（XRD衍射分析）、矿井水质测试（离子色谱仪分析）、扫描电镜微观测试（SEM）、围岩崩解测试、围岩力学性质测试等实验室测试,以及锚杆（索）原位拉拔现场测试,理论分析计算等研究手段,并结合FLAC3D数值模拟软件,对2104运输顺槽淋水顶板巷道失稳特征与机理展开研究,基于失稳机理对2102回风顺槽稳定性控制技术进行研究。1)通过现场调研和理论分析发现,2104运输顺槽顶板淋水来源为上覆岩溶水及2#煤层空区水;淋水顶板巷道表现为淋水区段顶板破碎下沉、两帮变形严重、支护失效等失稳特征;失稳主要影响因素为顶板强度、支护方式及支护效果;围岩稳定性分级结果为III级中等稳定性围岩。2)黑龙煤矿2104运输顺槽淋水顶板巷道失稳受多重因素影响:（1）矿物组分测试结果表明,2104运输巷围岩是黏土矿物发育的软岩,其中膨胀性软岩高岭石占岩石总成分的23.2%32.2%,围岩强度较低;（2）矿井水质及微观测试结果表明,偏酸性顶板淋水与围岩中顶板泥岩相互作用,围岩矿物组分和微观结构发生改变,胶结性较差的煤泥岩孔隙与裂隙发育,巷道围岩承载能力下降,是巷道围岩严重破坏的根本原因;（3）锚固原位拉拔测试结果表明,锚固剂受顶板淋水影响,粘结强度降低,较非淋水区段,淋水区段顶锚杆、锚索锚固力分别下降22.5%和10%,淋水区段顶锚杆全部失效,锚索存在部分失效,围岩变形加快;（4）数值模拟结果表明,巷道受掘进期间扰动影响,应力集中,较巷道非淋水区段,淋水区段围岩塑性破坏区范围增加21.4%90%;围岩顶板、底板及两帮变形量分别增加16.6%、58.9%和65.6%;（5）回采期间,随着前方支承压力的增大,淋水区段围岩反复浸水和风化破坏,围岩变形量剧增。3)基于2104运输顺槽淋水顶板巷道失稳机理,以2102回风顺槽作为研究对象,提出防治水（空区水科学探放、岩溶水疏干降压、巷道围岩巷道防风隔水）和分区段支护的控制对策,并提出巷道稳定性支护方案,综合考虑安全性与经济性,选取最优控制方案。4)现场监测结果表明,2102回风顺槽自采用稳定性控制方案以来,较2104运输顺槽,围岩顶底板、两帮移近量分别下降70%和55%,淋水区段的顶锚杆和锚索锚固性能基本未受淋水影响,巷道维护效果良好,实践证明该控制方案合理有效,为类似工程条件下的围岩稳定性控制提供有益参考和指导。