切近位关键层卸压沿空掘巷关键参数与工程应用

作者

许磊李明伟郭亮肖同强刘洪林 DAVIDE Elmo
单位

河南理工大学土木工程学院河南理工大学河南省地下工程与灾变防控重点实验室陕西时代能源化工有限公司河南理工大学能源科学与工程学院新疆大学地质与矿业工程学院英属哥伦比亚大学NBK矿业工程学院
摘要

以马家岩煤矿40103回风巷(沿空掘巷)为背景，采用理论分析、数值模拟和工程实践等方法研究切顶卸压沿空掘巷关键参数等问题。结果表明：关键层位于4～8倍采高范围时为近位关键层，位于4～8倍采高范围外时为远位关键层；掘进期间在块体A(悬臂结构)下完成；切角垂直于顶板时卸压效果最好，有利于岩块Ci的滑落，但倒梯形切顶结构更有利于超前巷道顶板稳定，选取75°为切顶角度；切顶长度越深卸压效果越好，超过关键层后，再增加切长，支承压力继续降低但降低幅度逐渐减小。通过对比切顶(切长20 m,角度75°)与不切顶条件下不同煤柱宽度支承压力，可发现：实体煤侧支承压力依然呈“单峰”状分布，大煤柱(>10 m)上支承压力呈非对称“马鞍”状分布，小煤柱(<10 m)支承压力呈“钟形”分布，切顶可降低支承压力峰值，但不改变其位置。炮孔间距不大于爆破裂隙损伤半径的2倍，可根据现场及时调整。最终确定护巷煤柱宽度8 m,切顶长度20 m,角度75°,炮孔间距1.0 m,支护方案为锚杆+金属网+钢带+锚索补强联合支护。掘进期间两帮相对位移量156 mm,顶板下沉量186 mm,底鼓量101 mm; 10 d左右实现自稳；回采期间两帮相对最大移近速度42 mm/d,顶板最大下沉速度47 mm/d,底鼓最大速度63 mm/d。
关键词

沿空掘巷近位关键层切顶卸压小煤柱
基金项目(Foundation)

河南省国际科技合作培育项目；国家自然科学基金项目(51964043)；河南省重点研发与推广专项项目(科技攻关222102320143)；河南省地下工程与灾变防控重点实验室(河南理工大学)自主课题；科技厅指导类项目(河南省科技攻关计划、社会发展领域)(172102310705)；
文章目录

1 工程背景
1.1 工程地质条件
1.2 关键层位的判断
2 切顶沿空掘巷顶板结构
2.1 切顶沿空掘巷掘进期间围岩结构
2.2 切顶沿空掘巷回采期间围岩结构
3 不切顶与切顶沿空掘巷数值模型
4 切顶角度对支承压力分布的影响
4.1 掘巷前支承压力分布
4.2 掘巷后支承压力分布
4.3 切顶角度对支承压力影响分析
5 切顶长度对支承压力的影响
5.1 掘巷前支承压力分布
5.2 掘巷后支承压力分布
5.3 切顶长度对支承压力影响分析
6 不同煤柱宽度切顶与不切顶支承压力演化
6.1 切顶前后巷道两侧支承压力分布特征
6.2 切顶前、后巷道两侧支承压力峰值对比
7 聚能切顶卸压及围岩控制方案
7.1 聚能爆破孔间距
7.2 聚能切顶卸压方案
7.3 煤柱宽度
7.4 巷道支护方案
8 实施效果分析
9 讨论
10 结论
引用格式

许磊,李明伟,郭亮,肖同强,刘洪林,DAVIDE Elmo.切近位关键层卸压沿空掘巷关键参数与工程应用[J].采矿与安全工程学报,2023,40(01):91-100.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0571.
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