采空侧切顶沿空掘巷小煤柱稳定特征研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyyafeng621214
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沿空掘巷能有效提高采出率,改善回采巷道应力环境,被广泛应用于各类煤矿,其小煤柱自身稳定性以及沿空巷道高效维护的研究一直为国内外学者研究的重点内容。本文以营盘壕煤矿2202工作面辅运顺槽为工程背景,研究分析了采空侧切顶沿空掘巷小煤柱稳定特征,主要取得如下结论:(1)通过建立沿空掘巷采空侧切顶与不切顶数值模型,研究发现沿空巷道小煤柱采空侧顶板切顶处理后,煤柱内部应力水平显著降低,应力峰值相比于未切顶时降低15.50%,沿空巷道围岩变形量降低15.24%,围岩塑性区显著减小,巷道稳定性及完整性提高。(2)运用弹性力学知识,建立小煤柱采空侧切顶力学模型,推导出采空侧切顶条件下小煤柱合理理论宽度计算公式,得出小煤柱合理宽度主要受煤层埋深H、小煤柱高度h、煤层内摩擦角?、上区段采空区侧向压力p0等因素影响。(3)通过对顶板垮落破碎岩石压缩碎胀特性及侧压变化规律的实验研究,回归得出破碎岩石受载时碎胀曲线及侧压曲线,通过破碎岩石侧压曲线宏观反映出在上区段采空区垮落顶板破碎岩石作用下,小煤柱采空侧煤壁所受侧向压力变化规律。(4)重点研究分析了采空区侧向压力对小煤柱稳定特征的影响,通过模拟分析小煤柱采空侧不同侧压作用时,沿空掘巷围岩变形破坏特征发现,采空区侧压对小煤柱合理宽度选取具有重要影响,煤柱宽度越窄,小煤柱在受到上区段采空区侧压作用时稳定性越差,沿空巷道维护越困难。(5)通过理论研究、数值模拟结合采空区顶板垮落岩石碎胀特性实验室研究,最终确定小煤柱合理宽度为5m。通过工程现场矿压观测,沿空巷道两帮相对移近量最大为207mm,顶底板相对移近量最大仅为50mm。围岩仅有少量微裂隙发育,巷道顶板未出现较大离层,巷道控制效果良好。论文共有图125幅,表10个,参考文献128篇。
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