特厚煤層堅硬頂板破斷動載特征及巷道圍巖控制研究.pdf

1、朔南礦區(qū)是一個新建的特大型礦區(qū)，區(qū)內(nèi)煤層厚度大、開采條件復(fù)雜，而且煤層上方賦存有多層堅硬難冒放頂板。在特厚煤層綜放開采過程中，采場尤其是采空區(qū)后方的沿空巷道呈現(xiàn)出強烈動力顯現(xiàn)特征，嚴重威脅到礦井的安全高效生產(chǎn)。因此，本文以麻家梁煤礦為研究背景，結(jié)合井田區(qū)域構(gòu)造特征、煤巖賦存條件和開采技術(shù)要求，綜合采用現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、數(shù)值模擬計算、相似材料模擬實驗以及現(xiàn)場實測等研究手段，系統(tǒng)研究了堅硬頂板條件下特厚煤層綜放開采的礦壓顯現(xiàn)特征及動載作用

2、機理，針對性地提出了基于水壓致裂弱化控制和抗動載作用支護系統(tǒng)的沿空巷道圍巖控制原理和技術(shù)途徑。
　?。?）麻家梁煤礦受到煤巖地質(zhì)構(gòu)造特征和開采技術(shù)條件的影響，頻繁出現(xiàn)工作面來壓強度大、煤壁片幫、支架損壞、沿空巷道強烈位移、支護結(jié)構(gòu)嚴重破壞等強烈礦壓顯現(xiàn)特征。工作面液壓支架初撐力普遍不足，基本頂來壓步距大、強度高、動載系數(shù)大，并且呈現(xiàn)強弱交替的大、小周期來壓規(guī)律，采動支承應(yīng)力波及范圍大、影響程度高，沿空巷道呈現(xiàn)階段性的動載變形特征。

3、
　　（2）研究得到了特厚煤層雙硬頂板破斷方式和垮落步距，指出特厚煤層低位雙硬頂板破斷失穩(wěn)呈現(xiàn)下位“懸臂梁”與上位“砌體梁”結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，揭示了特厚煤層低位雙硬頂板破斷失穩(wěn)是導(dǎo)致采場工作面強礦壓顯現(xiàn)特征的主要影響因素。
　?。?）判定并驗證了麻家梁煤礦上覆巖層主關(guān)鍵層的位置，建立了堅硬頂板破斷的動載作用模型，揭示了下位采場及沿空巷道動載強度與上覆堅硬頂板破斷動載源強度之間的關(guān)系，并分別確定了采場和沿空巷道強烈動載特征的作

4、用機理和主控巖層。
　?。?）分析了不同屬性、不同方向的動載應(yīng)力波對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響程度和規(guī)律，提出了動載應(yīng)力波之間的相互疊加效應(yīng)導(dǎo)致巷道迎波側(cè)和背波側(cè)出現(xiàn)拉應(yīng)力并產(chǎn)生積累損傷和強烈變形，為巷道圍巖的危險部位；通過數(shù)值計算得到了巷道圍巖分別在有、無支護和動、靜載作用條件下的動力響應(yīng)特征。
　?。?）研究了不同水壓致裂方式的作用效果，提出了堅硬頂板水壓致裂弱化控制技術(shù)，確定了合理的施工工藝和關(guān)鍵參數(shù)；優(yōu)化了采區(qū)巷道布置方式