大傾角特厚復(fù)合頂板巷道變形破壞特征與穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、隨著煤礦開采強度的不斷增大，使得賦存條件較好的煤層儲量越來越少，從而使大傾角煤層以及特厚復(fù)合頂板等復(fù)雜地質(zhì)條件的煤層開采難題日趨被人們關(guān)注。我國大傾角煤層煤炭儲量約占全國煤炭儲量的15％～20％左右，儲量較大，且煤質(zhì)較好，具有很高的開采價值。因此針對大傾角煤層開采中巷道穩(wěn)定性控制研究意義重大。本文結(jié)合永寧煤礦4＃煤層4105工作面回風巷道，通過理論研究、相似模擬、數(shù)值模擬、工程監(jiān)測等手段進行了以下研究:
　　(1)通過理論研究得出

2、大傾角特厚復(fù)合頂板巷道變形破壞的原因:大傾角煤層由于其圍巖結(jié)構(gòu)與巖性的非對稱性，導(dǎo)致巷道的非對稱變形破壞，尤其是大傾角特厚復(fù)合頂板巷道，巷道項板各巖層厚度較小，強度較低，層理、節(jié)理和裂隙發(fā)育，各巖層間黏結(jié)力較弱甚至無黏結(jié)力，且巷道頂板軟弱巖層厚度通常大于8m，超過錨索錨固范圍，這就使得巷道頂板易離層冒落，形成非對稱變形破壞。
　　(2)通過相似模擬試驗對大傾角特厚復(fù)合頂板巷道不同斷面形狀、不同支護方式進行研究，得出巷道變形破壞的基

3、本特征:對稱支護方式下直角梯形斷面巷道易出現(xiàn)應(yīng)力集中，呈現(xiàn)出明顯的非對稱變形破壞，巷道左幫、左頂角以及頂板左、中部應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，是破壞較嚴重的區(qū)域;在采用直墻圓弧拱形斷面巷道并進行非對稱支護后，巷道圍巖應(yīng)力分布趨于均勻化，應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯減少，與對稱支護方式下直角梯形斷面巷道相比，優(yōu)化方案在控制兩幫移近量、頂板下沉等方面都有了較明顯改善，其中巷道兩幫移近量減小了40.9％，頂板下沉量減小了68％，斷面收縮率減小了43.3％，巷道的穩(wěn)

4、定性有了較明顯提升。
　　(3)采用數(shù)值模擬軟件對不同斷面形狀、不同支護方式進行模擬，通過對對稱支護方式下不同斷面形狀巷道和不同支護方式下直墻圓弧拱形巷道屈服破壞范圍、垂直應(yīng)力分布、水平應(yīng)力分布、垂直位移分布、水平位移分布等進行模擬分析。得出在相同支護方式下，直墻圓弧拱形斷面比直角梯形斷面巷道屈服破壞范圍更小，應(yīng)力及位移分布更加均衡，非對稱性明顯減弱;直墻圓弧拱形巷道在采取非對稱支護方式后，巷道的應(yīng)力分布和位移分布進一步趨于均勻，