采空區(qū)煤壁下礦壓分布規(guī)律及巷道穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、近距離煤層下行開(kāi)采過(guò)程中，下層煤中礦壓分布規(guī)律受到上層煤生產(chǎn)工作影響而發(fā)生改變，其中巷道布置方式與穩(wěn)定性控制一直是困擾近距離煤層下層煤生產(chǎn)工作的難題之一。因此根據(jù)近距離煤層中下層煤中應(yīng)力分布規(guī)律，深入研究其不同位置巷道圍巖破壞特征與穩(wěn)定支護(hù)對(duì)于有近距離煤層賦存的礦井高產(chǎn)高效生產(chǎn)具有重要意義。本文以爐峪口煤礦近距離煤層為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬、工程監(jiān)測(cè)等研究方法，在分析近距離煤層中受上覆采空區(qū)煤壁影響下層煤應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律的基

2、礎(chǔ)上，對(duì)下層煤中不同位置巷道破壞特征及穩(wěn)定性控制進(jìn)行了深入的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴受上覆煤層采空區(qū)支承壓力影響，下層煤應(yīng)力場(chǎng)主要表現(xiàn)為垂直應(yīng)力的變化，理論計(jì)算結(jié)果表明下層煤采空區(qū)下方上覆煤柱支承壓力傳遞影響區(qū)域之外為垂直應(yīng)力降低區(qū)，采空區(qū)煤壁正下方偏向采空區(qū)4m到煤柱下方25m為垂直應(yīng)力升高區(qū)，垂直應(yīng)力升高區(qū)內(nèi)垂直應(yīng)力可達(dá)原巖應(yīng)力2倍左右。⑵下層煤應(yīng)力分布受上層煤采高及煤層群埋深影響較小，受上層煤頂板巖性與煤層間距影響

3、較大。具體表現(xiàn)為上層煤頂板堅(jiān)固時(shí)，煤柱下方垂直應(yīng)力升高明顯增大，同時(shí)采空區(qū)下方垂直應(yīng)力明顯減小，隨著兩層煤間距的減小下層煤中應(yīng)力峰值呈非線性急劇增大。⑶由于采空區(qū)的釋壓作用，位于采空區(qū)下的巷道圍巖中垂直應(yīng)力較小，塑性區(qū)分布范圍主要集中在頂?shù)装鍘r層中，且分布區(qū)域較小，巷道變形量也較小;受煤柱傳遞支承壓力的影響，位于上覆煤柱下的巷道兩幫及兩肩受到急劇升高垂直應(yīng)力的影響，圍巖發(fā)生大范圍的剪切破壞，巷道變形量大。⑷下層煤巷道布置在上覆煤層采空區(qū)

4、下方易于支護(hù)，布置在上覆煤柱下方支護(hù)難度較大，在工程實(shí)際中，最好將下層煤中的巷道布置在上覆煤層采空區(qū)下方并盡量避免將巷道布置在上覆煤柱下方，以減小巷道支護(hù)工作量。⑸煤柱下巷道在重視頂板支護(hù)的同時(shí)需加強(qiáng)對(duì)巷道兩幫與兩肩圍巖控制，常規(guī)支護(hù)方案不能滿足巷道穩(wěn)定性要求，優(yōu)化支護(hù)方案將巷道斷面改為直墻半圓拱形斷面，增大巷道錨桿索直徑并提高預(yù)緊力，將錨索向兩肩塑性屈服區(qū)域中傾斜布置，能夠改善巷道兩肩角處圍巖受力狀態(tài)，提高剪切破壞區(qū)域內(nèi)圍巖強(qiáng)度，增強(qiáng)