大倾角极近距离煤层群重复采动巷道围岩破坏规律与控制方法

煤炭科学技术
网络首发时间：2024-12-11 17:38:36

作者

贾后省张志明刘少伟彭博
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四川川煤华荣能源有限责任公司山东理工大学资源与环境工程学院
摘要

大倾角极近距离煤层群开采过程中，巷道受多重采动影响，支护维护困难。针对此类问题，以代池坝煤矿大倾角极近距离煤层群重复采动巷道31233运输巷为工程背景，主要采用数值模拟和现场试验研究方法，研究了巷道围岩应力环境演化特征及其作用下巷道围岩破坏规律，设计了有利于围岩塑性破坏分布收敛的非对称屋顶断面，提出了基于巷道围岩塑性区分布规律的非均匀锚杆（索）支护设计方法。研究结果表明：大倾角极近距离煤层群重复采动影响条件下，巷道周边双向主应力差值较大且方向偏转，导致巷道围岩周边破坏呈现非均匀、局部湮灭、最大破坏深度偏转等蝶形特征，巷道内错位置和断面形状决定了巷道破坏形态和范围，内错距直接影响了其围岩塑性区分布与扩展的程度，而坚硬岩层的存在造成塑性区局部湮灭。当巷道内错距离大于17m时，巷道周边应力趋于稳定，其围岩塑性区大小与形态无明显变化，内错位置大于该距离时，对巷道的围岩稳定性最有利。巷道断面的单边跨度尺寸决定了其所在侧的塑性破坏深度，当巷道断面为非对称屋顶断面时，围岩塑性分布收敛程度显著。巷道断面设计时，巷道最长边应位于坚硬岩层侧且尽量避开最大破坏深度方向，以便充分利用坚硬岩层塑性区湮灭特性，避免巷道围岩塑性区蝶叶过度扩展。因此，可充分利用大倾角非对称屋顶形巷道断面的几何特征，基于巷道围岩塑性区分布规律与合理锚固层位分布特征，进行非均匀锚杆（索）支护设计，有效保障锚杆（索）支护力的发挥的同时，保障巷道围岩的整体稳定。同时，在31233运输巷进行了试验，布设了巷道顶板深部位移与锚索支护力监测站，监测期间顶板变形量在100mm以内，锚索支护力发挥稳定，围岩整体控制效果较好。
关键词

大倾角极近距离煤层群重复采动回采巷道支护
文章目录

0引言
1巷道围岩结构与采动影响特征
1.1巷道围岩结构特征
1.2巷道重复采动影响特征
2大倾角极近距离煤层重复采动巷道围岩破坏规律
2.1巷道应力环境特征分析
2.1.1数值模型建立
2.1.2巷道应力环境数值模拟结果
2.2不同内错距巷道围岩破坏特征理论分析
2.3不同内错距条件下巷道围岩破坏特征数值模拟
3大倾角极近距离煤层重复采动巷道断面优化及围岩控制方法
3.1断面优化后巷道围岩破坏数值模拟
3.2重复采动回采巷道围岩控制机理
4现场试验
4.1巷道断面及支护参数设计
4.2巷道支护效果监测及分析
5结论
引用格式

贾后省,张志明,刘少伟,等.大倾角极近距离煤层群重复采动巷道围岩破坏规律与控制方法[J/OL].煤炭科学技术,1-14[2024-12-12].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20241211.1524.001.html.
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