淺埋煤層群覆巖裂隙帶發(fā)育規(guī)律及圍巖控制技術(shù)研究.pdf

1、高家梁煤礦目前主采2-2上、2-2中煤層。煤層群開(kāi)采后，覆巖會(huì)形成較大范圍的裂隙帶，如果裂隙帶與地表水貫通，易造成地表水的流失，破壞生態(tài)環(huán)境，由于兩層煤的間隔層較薄，下層煤開(kāi)采對(duì)導(dǎo)水裂隙帶影響極大；下煤層巷道，受采空區(qū)及煤柱影響，支護(hù)困難，變形較大。本文以高家梁煤礦淺埋煤層群開(kāi)采條件為背景，采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法，研究淺埋煤層群開(kāi)采覆巖裂隙帶發(fā)育規(guī)律，并對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，獲得的主要結(jié)論如下：
　　（1）

2、由數(shù)值模擬結(jié)果可知，20107和20307面回采后導(dǎo)水裂隙帶高度分別為33.5m，122m；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)測(cè)得20107和20307工作面回采后導(dǎo)水裂隙帶高度分別為32.50m和120.40m。煤層群開(kāi)采時(shí)，上煤層覆巖受采動(dòng)影響，產(chǎn)生“活化”現(xiàn)象，其過(guò)程可分為6個(gè)階段；建立了破斷覆巖二次“活化”結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，提出了煤層群開(kāi)采裂隙帶發(fā)育高度判別方法，計(jì)算得到20107和20307工作面回采后導(dǎo)水裂隙帶高度分別為27.54m和129.67m。

3、綜合數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)、經(jīng)驗(yàn)公式和理論計(jì)算的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)重采時(shí)經(jīng)驗(yàn)公式的誤差很大，初采和重采時(shí)修正公式的誤差均較小，修正公式可以較為準(zhǔn)確地預(yù)計(jì)導(dǎo)水裂隙帶高度。
　　（2）建立了錨桿組合壓縮巖梁結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，推導(dǎo)出了可穩(wěn)定頂板壓縮巖梁厚度的計(jì)算公式；分析了巷道埋深、普氏拱兩幫擴(kuò)展寬度、巖層加錨后單軸抗拉強(qiáng)度對(duì)可穩(wěn)定頂板壓縮巖梁厚度的影響；以可穩(wěn)定頂板壓縮巖梁厚度的計(jì)算公式為基礎(chǔ)，計(jì)算得出錨索長(zhǎng)度大于2.99m，并對(duì)錨索長(zhǎng)度進(jìn)行了校核。

4、
　?。?）對(duì)淺埋煤層群底煤層巷道圍巖應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)實(shí)體煤下方巷道與采空區(qū)下方巷道圍巖應(yīng)力的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：在采空區(qū)下方掘進(jìn)巷道時(shí)，巷道兩幫的垂直應(yīng)力集中區(qū)域向底板轉(zhuǎn)移，垂直應(yīng)力峰值明顯增大；巷道頂板的水平應(yīng)力集中現(xiàn)象減弱，巷道底板的水平應(yīng)力集中現(xiàn)象則顯著增強(qiáng)；巷道兩幫的最大主應(yīng)力集中現(xiàn)象減弱，巷道底板的最大主應(yīng)力集中現(xiàn)象則顯著增強(qiáng)。以上結(jié)論說(shuō)明，受上煤層工作面回采卸壓影響，采空區(qū)下方巷道圍巖應(yīng)力集中現(xiàn)象逐漸由頂板向底板