孫疃礦1026孤島采場(chǎng)覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律及礦壓顯現(xiàn)研究.pdf

1、孤島采場(chǎng)是指上下兩側(cè)都是采空區(qū)或其中一側(cè)為分界斷層，停采線一側(cè)為采空區(qū)的采場(chǎng)。受周圍采空區(qū)的影響，孤島采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)劇烈，圍巖破壞嚴(yán)重，孤島采場(chǎng)及其周邊順槽應(yīng)力集中程度比較高（尤其是側(cè)向支承壓力），孤島開(kāi)采沿空平巷巷道圍巖變形嚴(yán)重，導(dǎo)致巷道支護(hù)困難，并且應(yīng)力集中區(qū)還存在煤與瓦斯突出及沖擊礦壓的危險(xiǎn)。
　　本文以孫疃煤礦1026孤島采場(chǎng)為工程背景，首先研究了孤島采場(chǎng)在豎向剖面和水平層面上的覆巖整體空間結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)孤島采場(chǎng)覆巖整體空間結(jié)構(gòu)

2、是動(dòng)態(tài)演變且不穩(wěn)定的，比普通采場(chǎng)覆巖空間結(jié)構(gòu)影響范圍大，孤島采場(chǎng)復(fù)雜的覆巖空間結(jié)構(gòu)是造成其礦壓顯現(xiàn)特征強(qiáng)于普通采場(chǎng)的主要原因。然后運(yùn)用彈性薄板的知識(shí)，對(duì)兩側(cè)采空孤島采場(chǎng)老頂不同運(yùn)動(dòng)階段建立薄板力學(xué)模型，得到孤島面老頂不同階段的彎矩、應(yīng)力和撓度規(guī)律。并結(jié)合極限分析的方法，得到孤島面老頂初次破斷和周期破斷步距。然后用FLAC3D對(duì)1026孤島采場(chǎng)建立三維模型，模擬研究了采場(chǎng)開(kāi)采前和開(kāi)采過(guò)程中的圍巖應(yīng)力、位移及塑性區(qū)等演變特征，并研究了護(hù)巷煤

3、柱不同方向上的應(yīng)力及位移演變特征，研究得到:鑒于上下采空區(qū)上覆巖層的影響，導(dǎo)致1026孤島采場(chǎng)處于應(yīng)力集中區(qū)，礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈;兩煤柱應(yīng)力及位移狀況差別很大，由于地球重力的影響，上煤柱的應(yīng)力及位移數(shù)值都比下煤柱小。上下煤柱鉛垂應(yīng)力最大值分別為28MPa和35MPa。上下煤柱水平位移最大值分別為175mm和225mm。最后對(duì)1026孤島采場(chǎng)進(jìn)行液壓支架阻力、兩巷深部位移及風(fēng)巷表面位移的監(jiān)測(cè)，由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知:直接頂初次垮落步距為19.2m，老頂

4、初次來(lái)壓步距為22.54m，老頂周期來(lái)壓步距為9.79m。通過(guò)繪制液壓支架工作阻力頻率分布直方圖，結(jié)果表明，1026孤島采場(chǎng)上部和下部的液壓支架在現(xiàn)實(shí)工作中效率不是很高，沒(méi)有到支架的額定工作阻力，中部的液壓支架選型基本滿足1026孤島采場(chǎng)的生產(chǎn)需求，液壓支架工作阻力分布的高頻區(qū)域基本都在15MPa到25MPa之間。由回風(fēng)巷表面位移監(jiān)測(cè)可知，隨著觀測(cè)斷面與孤島采場(chǎng)之間距離的減小，兩幫變形位移不斷增大，總的來(lái)說(shuō)頂?shù)装逑鄬?duì)位移量比兩幫要大，而

5、三個(gè)觀測(cè)斷面的頂?shù)装遄罱K變形位移基本相當(dāng)，位移峰值維持在200mm左右。由兩巷的深部位移觀測(cè)可獲知，兩巷頂板變形比幫部變形小，與采場(chǎng)相隔43.8m之內(nèi)的區(qū)域，開(kāi)采的時(shí)候圍巖活動(dòng)非常強(qiáng)烈，故距離采場(chǎng)還有43.8m之時(shí)就必須要對(duì)兩巷實(shí)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。并且還發(fā)現(xiàn):隨著測(cè)點(diǎn)在鉆孔內(nèi)深度的增加，頂?shù)装逦灰坪蛢蓭臀灰埔膊粩嘣黾?，其原因是深部測(cè)點(diǎn)處于巷道圍巖的彈性區(qū)，而淺部測(cè)點(diǎn)處于巷道圍巖的塑性區(qū)，而塑性區(qū)圍巖已經(jīng)發(fā)生破壞，所以變形較小。
　　故而