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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
迎采工作面沿空掘巷围岩能量-应力全周期演化规律
  • 85
  • 作者

    陈定超王襄禹柏建彪李梦龙卢建飞张飞腾孙世奇赵祥岍于洋

  • 单位

    中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室中南大学资源与安全工程学院徐州工程学院土木工程学院

  • 摘要
    迎采动工作面沿空掘巷经历上工作面侧向基本顶断裂、回转、下沉全过程的全周期动压影响,巷道变形量大、维护困难。本文以温庄煤矿15105工作面为工程背景,提出在原有25m煤柱迎采动面掘巷的基础上,沿上工作面非稳定采空区后方改变巷道掘进轨迹,将区段煤柱宽度减小至6m,进行沿空掘巷。为了证明方案的可行性,采用FLAC3D建立数值模型,模拟了原方案与优化方案2种情况下的巷道围岩能量-应力全周期(迎15103采动工作面掘进、非稳定采空区侧巷道掘进、15105工作面回采)演化规律。模拟结果显示:①迎15103采动工作面掘进期间,应力和能量主要集中在区段煤柱的采空区侧。②非稳定采空区侧巷道掘进期间,与原方案相比,优化方案使6m煤柱内部能量和应力转移至工作面煤体侧。③15105工作面回采期间,采取原方案时,能量和应力均向25m煤柱回采侧集中,应力峰值达到31.2MPa,最大能量为192.4kJ/m3;采取优化方案时,能量和应力均向工作面实体煤侧转移,6m煤柱具备一定承载能力,并且整个过程中应力集中程度低、能量无明显聚集,回采期间6m煤柱内部应力峰值仅8.1MPa,最大能量为126.7kJ/m3。在此基础上,确定了优化方案的可靠性,并结合数值模拟结果和现场地质条件,提出将巷道分成4个区段:迎采对掘段、临空掘巷段、渐变煤柱段和沿空掘巷段,建立了巷道围岩分区控制体系,设计了锚杆、索支护参数。最终成功开展了工业性实验,现场监测结果显示各区段巷道整体控制效果良好。
  • 关键词

    迎采掘进沿空掘巷煤柱双屈服模型应变软化模型

  • 文章目录
    0 引 言
    1 工程背景
    1.1 工作面概况
    1.2 巷道支护情况
    1.3 工作面布置优化
    2 数值模型的建立与校正
    2.1 数值模型建立
    2.2 采空区双屈服模型校正
    2.2.1 顶板岩层特性
    2.2.2 模型参数的确定
    2.2.3 采空区应力环境的验证
    2.3 煤柱应变软化模型校正
    2.4 能量模型
    3 巷道围岩能量-应力全周期演化规律
    3.1 迎15103采动工作面掘进期间
    3.2 非稳定采空区侧巷道掘进期间
    3.3 15105工作面回采期间
    4 工业性实验
    4.1 巷道围岩控制体系
    4.2 巷道围岩控制参数
    4.3 工作面空巷充填技术
    4.4 矿压观测
    5 结论
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