大巷煤柱工作面过空巷矿压规律及控制技术

煤田地质与勘探
网络首发时间：2024-08-12 14:20:22

作者

李振华任梓源杜锋任浩王
单位

河南理工大学能源科学与工程学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南理工大学河南省矿井水害防控及水资源利用工程技术研究中心
摘要

【目的】由于矿井工作面布置方式的调整，煤柱工作面经常会面临通过废弃巷道时覆岩顶板难以控制的情况。【方法】为解决这一问题，以河南赵固二矿二盘区外侧煤柱工作面过空巷为工程背景，采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法，研究工作面与空巷覆岩破断组合结构，模拟不同支护强度下顶板应力-位移全周期演化规律，分析工作面矿压显现特征，提出相应的控制技术。【结果和结论】结果表明，基本顶不同破断形式对矿压显现特征影响显著，关键块断裂位置可分为煤柱上方、空巷上方和实体煤上方三种类型。通过建立工作面过空巷力学模型，研究基本顶超前破断力学机理，基本顶受到空巷-煤柱-工作面支护系统支撑作用，形成“砌体梁”稳定承载结构，判定基本顶滑落失稳时空巷支护强度的临界值为4.6 MPa。数值模拟显示，工作面超前支承压力与空巷应力集中产生的叠加效应对煤柱影响显著，当工作面推进至距空巷5 m时，煤柱失稳破坏，基本顶易发生超前破断。在工作面过空巷过程中，煤柱超前支承压力分布特征由“双峰型”转变为“孤峰型”。不同支护强度下的顶板应力分布特征存在明显差异，确定空巷支护强度为4.5 MPa能够防止基本顶超前破断。最后，在研究区二盘区外侧煤柱工作面采用“锚网索”支护方式对空巷顶板进行补强支护，过空巷期间液压支架工作阻力在研究区域处于安全范围内，未发生顶板垮落和压架等事故，解决了二盘区外侧煤柱工作面过空巷技术难题，可为类似工作面提供参考依据。
关键词

空巷煤柱力学模型冲击地压数值模拟现场试验
引用格式

李振华,任梓源,杜锋,等.大巷煤柱工作面过空巷矿压规律及控制技术[J/OL].煤田地质与勘探,1-12[2024-08-12].http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1155.P.20240812.0859.002.html.
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