煤层分岔区夹矸下动压煤巷支护技术研究

论文摘要

煤矿进入深部丌采后,煤层分岔区的上部煤层开采后,夹矸下部煤巷在掘进过程中,受到上部煤层的采动影响,应当充分考虑巷道受上部煤层开采影响的程度及其相应的变形、位移、压力值,以此为依据全面考虑,选择适当的支护方式和正确的参数。鲍店煤矿七采区进入下部煤层开采后,在煤层分岔线附近的下部煤层回采巷道顶板为煤层夹矸及上部煤层采空区,夹矸厚度小,且已经先受到上部煤层采动影响,巷道合理布置与支护技术问题是鲍店煤矿遇到的新的技术课题。本文分析3上煤层开采后,上覆岩层的载荷将向残留煤柱上转移,在煤柱周围回采后,上覆岩层的压力重新分布,煤柱一定深度内形成支承压力带。分析了残留煤柱与3下煤层顺槽间区段煤柱位置关系,确定采用同侧外错布置,确保3下煤层回采巷道始终处于3上煤层回采后的采空卸压区下,实现窄小煤柱沿空掘巷布置。对于3下煤层回采巷道的支护计算,利用改进的普氏理论组合形成的顶板平衡拱结构,分析了组合挤压拱的稳定性,经计算表明,巷道锚杆支护且保证有足够的初装力可以保证顶板组合出2.2m厚稳定的的组合梁。本文针对鲍店煤矿七采区3下煤层丌采的实际需要,采用离散元数值模拟、理论分析、现场试验研究等方法,研究沿空掘巷围岩的稳定性,确定选取区段煤柱尺寸为4m时,巷道围岩变形量和拉伸破坏区范围最为合理。分析夹矸厚度小于4m时,巷道选取架棚支护方式进行可行性分析,根据巷道围岩变形量,位移矢量等指标证明了架棚支护的合理性。在分析夹矸厚度为大于4m时,比较架棚支护和锚索桁架支护两者的合理性,证明了桁架锚索更有利于巷道围岩的稳定,是更为合理的支护方式。分析了桁架锚索系统支护机理,可以看出桁架锚索实现主动支护,有效改变巷道围岩的受力状态对垂直节理的张丌起到限制作用,控制了巷道顶板的变形。说明桁架锚索系统是支护近距离煤层采空区下煤巷的有效手段。经过现场实践,桁架锚索系统支护技术试验取得成功,试验巷道长度500m,矿压观测效果良好,取得了比较好的技术安全和社会经济效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容、目标和技术路线
• 2 七采区地质条件
• 2.1 采区概况
• 2.2 采区地质情况
• 下工作面地质概况'>2.3 7305_下工作面地质概况
• 2.4 本章小结
• 3 煤层巷道布置及锚杆支护机理分析
• 3.1 采场底板应力分布规律
• 下煤层巷道布置及可能的围岩环境'>3.2 3_下煤层巷道布置及可能的围岩环境
• 3.3 采空区下煤层巷道锚杆支护理论分析与计算
• 3.4 本章小结
• 4 煤层分岔区巷道支护的数值模拟研究
• 4.1 离散单元法的基本原理
• 下煤层巷道支护的数值分析建模'>4.2 3_下煤层巷道支护的数值分析建模
• 下煤层巷道支护的数值模拟方案'>4.3 3_下煤层巷道支护的数值模拟方案
• 4.4 本章小结
• 5 锚杆桁架联合支护可行性分析
• 5.1 锚杆桁架系统支护的机理
• 下巷道围岩稳定分析'>5.2 7305_下巷道围岩稳定分析
• 5.3 本章小结
• 6 工程实践
• 下巷道围岩支护特点及支护方案'>6.1 7305_下巷道围岩支护特点及支护方案
• 6.2 巷道支护参数综述
• 6.3 巷道支护施工工艺
• 6.4 本章小结
• 7 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文