矸石充填沿空留巷圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、本文以關(guān)鍵層理論為基礎(chǔ)對(duì)煤層開(kāi)采過(guò)程中沿空采場(chǎng)覆巖空間結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)以及礦山壓力演化分布規(guī)律進(jìn)行了研究分析，以山東新陽(yáng)能源有限公司濟(jì)陽(yáng)煤礦2013工作面為工程背景，采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的研究方法，分析采場(chǎng)覆巖隨采動(dòng)變形破壞機(jī)理、破壞過(guò)程和特征;以彈性極限平衡理論為基礎(chǔ)提出了充填體合理寬度的計(jì)算公式，并討論留巷深度、采煤厚度、接觸面力學(xué)性質(zhì)、巷旁支護(hù)阻力等因素對(duì)充填體寬度的影響;按照疊加板模型理論，建立了頂板覆巖的支護(hù)阻力的

2、計(jì)算模型并推導(dǎo)出了簡(jiǎn)化計(jì)算公式;運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)值模擬的研究方法從原始應(yīng)力、煤層厚度、充填體寬度、頂?shù)装鍘r性等角度對(duì)影響留巷圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行了正交對(duì)比分析，提出了沿空留巷支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化控制理念和基本原則，并總結(jié)了控制圍巖穩(wěn)定性的支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)。論文取得了以下成果:
　　(1)隨工作面回采頂板有規(guī)律的周期性跨落，巷旁充填體逐漸被壓實(shí)由彈性進(jìn)入塑性狀態(tài);充填體的壓實(shí)強(qiáng)度決定了頂板斷裂線的位置和回轉(zhuǎn)變形的程度，因此盡可能提高

3、充填體承載強(qiáng)度，對(duì)穩(wěn)定頂板巖層，控制巷道變形有重要作用。
　　(2)采用正交試驗(yàn)方法，通過(guò)對(duì)影響沿空留巷圍巖穩(wěn)定性關(guān)鍵因素分析研究得出關(guān)于矸石充填沿空留巷圍巖穩(wěn)定性控制的兩點(diǎn)認(rèn)識(shí):
　?、倏刂撇捎庙肥鳛橄锱猿涮铙w的沿空留巷頂、底板穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素是留巷體所處于的原始應(yīng)力條件，因此要想加強(qiáng)對(duì)沿空留巷頂、底板圍巖穩(wěn)定性的控制，首先要比較精確的掌握留巷體賦存的原始應(yīng)力狀態(tài)。
　?、诳刂七x用矸石作巷旁充填體沿空留巷的實(shí)體煤幫

4、和采空側(cè)壁的水平收斂的關(guān)鍵因素是所選取的充填體寬度。巷旁充填體在經(jīng)受周期性的回采動(dòng)壓影響下作為頂板扭轉(zhuǎn)下沉的支撐點(diǎn)，不僅控制著頂板的下沉扭轉(zhuǎn)量，而且也承擔(dān)著將上部應(yīng)力傳遞到下部底板的作用，所以對(duì)于留巷兩側(cè)幫的穩(wěn)定性控制必須選取合適的充填體寬度，加強(qiáng)巷內(nèi)支護(hù)。
　　(3)總結(jié)了控制沿空留巷圍巖穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化技術(shù)，其中包括錨桿承載性能強(qiáng)化、留巷破碎圍巖強(qiáng)化和留巷承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)化;從強(qiáng)化巷內(nèi)錨固系統(tǒng)、強(qiáng)化巷旁充填體、強(qiáng)化巷內(nèi)輔助支護(hù)三個(gè)方