陈家沟矿倾斜特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制技术研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linxl151
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我国特厚煤层赋存矿区广泛且储量丰富,近年来为提高采出率,沿空掘巷在我国得到广泛应用,其煤柱宽度和支护方式由于各矿区煤厚、倾角以及地应力等地质因素的差异而不尽相同。在特厚煤层综放沿空掘巷条件下,由于巷道顶板为厚顶煤且一般含多层薄层状夹矸,对沿空巷道支护带来了一系列问题,尤其在倾斜特厚煤层条件下受煤岩层倾角影响表现的更为明显,这些问题都有待解决。本文以陈家沟矿倾斜特厚煤层为工程背景,从沿空巷道围岩性质、地应力环境、巷道布置方位、老顶岩层运动4个方面探讨分析了沿空掘巷围岩稳定性;采用理论计算与数值模拟相结合的方法确定了沿空巷道煤柱的合理宽度;最终针对陈家沟矿沿空掘巷围岩控制的难点提出了相应的控制技术,并通过现场工业性试验对支护方案的合理性进行了验证。研究推动了陈家沟矿综放沿空掘巷围岩控制技术的发展,同时也丰富和发展了我国综放沿空掘巷又一种特定条件下的围岩控制技术和理论。主要结论及成果如下:1)室内实验测定岩石粘土矿物成分:采用X射线衍射的方法,检测了陈家沟矿沿空巷道顶煤及夹矸中的粘土矿物成分,结果表明:煤岩中含有高岭石矿物成分,遇水泥化后巷道围岩承强度大大降低。2)现场测试地应力分布特征:采用套孔应力解除法实测了矿井地应力,现场3个测点的结果表明:矿井地应力以水平主应力为主,且具有明显的方向性;沿空巷道与最大水平主应力的夹角为30°,且先交于煤柱侧,因此煤柱侧变形将大于实体煤侧,且随两者夹角的增大容易诱发顶底板岩层滑移或剪切破坏。3)巷道覆岩稳定性分析:覆岩关键层判别结果表明:老顶岩层为顶板第一层亚关键层,这使得老顶对沿空巷道稳定的影响程度更大;通过对老顶关键块在综放面回采前后的结构进行分析,认为其为沿空巷道控制提供了外部大结构条件,在此基础上对围岩进行合理的支护,即可保证巷道正常使用。4)沿空巷道煤柱宽度分析:煤体侧向支承压力受老顶结构影响形成内外应力场,基于沿空巷道布置在应力降低区的原则,综合考虑煤柱承载能力和所处侧向支承压力环境两者之间的协调性,通过理论计算和数值模拟,最终确定8514回风顺槽留设煤柱宽度为10m。5)沿空巷道围岩控制与工业性试验:提出了高强锚杆+顶板长短让压锚索梯次支护+煤柱侧斜拉锚索+注浆加固的非对称围岩控制技术,提高顶板和煤柱的整体承载能力;在陈家沟矿8514回风顺槽进行了现场试验,现场矿压监测结果表明:巷道在服务期间围岩大变形得到了有效控制。该论文有图56幅,表19个,参考文献127篇。
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