沿空动压巷道围岩稳定性分析及非均匀支护技术研究

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随着煤炭资源开采强度的不断加大,我国煤矿开采地质环境更加复杂,许多矿区都出现了高应力软岩巷道支护难题,特别是治理难度极大的沿空动压巷道支护难题。因此分析沿空动压巷道的围岩稳定性和合理支护技术具有非常重要的现实意义。本文针对下峪口煤矿11#煤采区1110工作面瓦斯尾巷的地质采矿条件,采用现场调查、理论分析和数值模拟相结合的方法,对动压影响下沿空巷道围岩稳定性影响因素和非均匀支护技术等几个方面展开课题研究。首先,在深入分析巷道围岩稳定性影响因素和变形破坏形式的基础上,结合现场调查结果和地质采矿条件,得到了1110工作面瓦斯尾巷的主要影响因素,即邻近1108工作面回采时的采动影响、邻近巷道的掘进扰动和本区段工作面回采时超前支承压力的影响等。其次,对沿空动压巷道围岩稳定影响因素进行数值模拟分析,分析结果表明:由于回采巷道围岩复合结构中各部位的岩体强度、应力状态及变形破坏等特性方面的差异显著,在上述分析主要因素的影响下,沿空动压巷道围岩变形呈现出明显的非均匀性和非对称性,巷道围岩弱结构体和支护承载结构的薄弱处剪胀变形强烈,巷道底鼓严重,巷道围岩—支护承载结构产生结构性失稳破坏。最后,根据沿空动压巷道围岩变形特征和支护承载体破坏特征,提出了沿空动压巷道非均匀支护技术。研究结果表明:加固巷道顶板和两帮可有效控制动压巷道底板变形;对巷道围岩弱结构体和支护承载体的结构薄弱处进行加强支护,可大大提高巷道围岩复合结构中的弱结构体和支护承载结构薄弱处的稳定性;同时根据沿空巷道的围岩变形特征,采取非对称支护方式,主要是加强巷道采空区侧的支护强度,从而提高围岩—支护承载结构的整体稳定性。在上述分析的基础上,进行沿空动压巷道非均匀支护技术现场工业性实践,巷道围岩变形和支护体承载状况监测结果表明,巷道围岩的不均匀变形和非对称变形程度大大降低,巷道底鼓得到了有效控制,支护承载结构受载得到了优化。本论文的研究成果为沿空动压巷道围岩控制提供了重要的技术支持,同时为控制巷道底鼓提供了一定借鉴,不仅对试验巷道,而且对其他类似条件下的巷道支护也具有重要指导意义。
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