【摘 要】
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急倾斜硬顶软煤异形巷道处于不同力学性质的围岩中,引起围岩应力载荷呈非对称分布,加之煤层倾角过大,导致巷道围岩发生非对称破坏,从而增加巷道的支护难度,不能满足矿井安全高产高
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急倾斜硬顶软煤异形巷道处于不同力学性质的围岩中,引起围岩应力载荷呈非对称分布,加之煤层倾角过大,导致巷道围岩发生非对称破坏,从而增加巷道的支护难度,不能满足矿井安全高产高效的需求,因此开展对急倾斜煤层异形巷道围岩变形破坏特征试验研究具有重要的科学意义和工程实践价值。本文以新疆焦煤集团有限公司2130煤矿25221异形巷道为背景,结合现场观测、相似材料模拟实验、数值分析(FLAC2D)和理论研究,对急倾斜硬顶软煤异形巷道变形破坏特征及稳定性控制进行了实验研究,研究表明:(1)急倾斜硬顶软煤异形巷道两帮变形量大于顶底移近量。巷道两帮变形主要以高帮为主,高帮锚杆(索)的总体载荷最大,顶部锚杆次之,低帮锚杆最小。表明巷道高帮受载最大,控制好高帮是保证巷道稳定的关键;(2)急倾斜硬顶软煤异形巷道掘进期间,高帮中下部载荷大于上部,加之风化及水蚀作用,上部煤体有松散趋势,高帮上部很容易发生变形释放或缓解由于顶板压力而形成的横向拉力,伴随着时间推移,很容易蠕变,最终导致高帮失稳破坏;(3)急倾斜硬顶软煤异形巷道受围岩力学性质和支护技术的影响,造成围岩变形破坏具有非对称性,呈现“高帮滑移,低帮下挫,底板微臌,直接顶部分断裂”的互错动变形特征;(4)急倾斜煤层异形巷道围岩受载及变形破坏的非对称性,采用非对称锚网索耦合支护,增加顶板、高帮锚杆强度,降低顶板锚杆支护密度,改善围岩受力状态。同时加强“关键部位支护”,可以比较有效的提高巷道稳定性;(5)对关键支护方案进行对比分析结果表明,在保证高帮围岩稳定前提下,顶板锚杆采用三排距,减少锚杆数量,可以降低支护成本;论文研究结果已应用于2130煤矿,并取得了良好的技术经济效益,对类似条件的巷道支护具有借鉴作用。
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