【摘要】：迎采動沿空掘巷的圍巖穩(wěn)定性控制當(dāng)前仍是煤礦重大技術(shù)難題。在特定的開采規(guī)劃下,1513運(yùn)輸巷掘進(jìn)時相隔40m寬采空區(qū)之外的1511工作面正在回采,巷道隔采空區(qū)迎采動留小煤柱掘進(jìn),針對此種特殊開采條件下的支護(hù)難題展開探索研究極為必要。本文以1513運(yùn)輸巷沿空掘巷工程實踐為研究背景,運(yùn)用理論分析及數(shù)值模擬等研究手段,從采場覆巖移動及應(yīng)力轉(zhuǎn)移規(guī)律入手,分析隔空工作面回采覆巖破斷對迎采動沿空巷道的擾動影響及隔空采動應(yīng)力傳遞對沿空巷道圍巖應(yīng)力擾動的演變特征,從而揭示巷道的大變形機(jī)理,在此基礎(chǔ)上提出對應(yīng)的圍巖控制技術(shù)并進(jìn)行了數(shù)值模擬效果驗證,取得的主要研究結(jié)論如下:(1)對特定開采規(guī)劃下的研究巷道工程特點進(jìn)行了評估分析。1513運(yùn)輸巷屬于大埋深、高應(yīng)力、隔采空區(qū)強(qiáng)采動、軟弱易碎頂板條件下的小煤柱沿空掘巷,多種不利因素相互疊加,導(dǎo)致巷道維護(hù)困難。(2)闡明了隔采空區(qū)沿空掘巷的隔空來壓機(jī)理及巷道受采動影響的長期變形機(jī)制。由于40m寬短壁采空區(qū)上覆某一未破斷關(guān)鍵層隨1511工作面的回采逐漸失穩(wěn)破斷造成了下方沿空巷道的長期變形,此過程中工作面回采引起的隔空應(yīng)力分流以及短壁采空區(qū)覆巖二次垮落應(yīng)力分流首先對巷道造成應(yīng)力擾動,巷道臨空采空區(qū)覆巖隨采動漸進(jìn)垮落從而導(dǎo)致沿空巷道的大結(jié)構(gòu)失穩(wěn),模擬得到工作面回采72m-99m范圍內(nèi)巷道變形劇烈,回采108m后變形穩(wěn)定。(3)模擬得到合理煤柱寬度為6m,并分析該寬度煤柱掘巷時的應(yīng)力演變特征。巷道迎頭距1511回采面超前55m~滯后99m范圍為采-掘應(yīng)力疊加嚴(yán)重影響區(qū),巷道實體煤幫受高應(yīng)力波動作用,維護(hù)尤其困難。(4)提出了隔空迎采動巷道的治理原則和控制技術(shù)并進(jìn)行了模擬效果驗證。將巷道分為迎采段、嚴(yán)重影響段、遠(yuǎn)采段三個區(qū)段,應(yīng)進(jìn)行分段治理,提出了應(yīng)對采動巷道圍巖大變形的新型厚層高強(qiáng)承載圈圍巖強(qiáng)化控制技術(shù),并通過模擬進(jìn)行了參數(shù)分析及支護(hù)效果驗證�；趪�(yán)重影響段巷道實體煤幫高應(yīng)力波動特征提出了“卸壓-錨固”一體化支護(hù)技術(shù),通過在淺部構(gòu)建高強(qiáng)承載圈,實體煤幫鉆孔卸壓,形成巷道圍巖“淺部強(qiáng)化”及“深部卸壓”的雙重作用,明確了單孔卸壓的最佳孔深(10m)及有效排距(0.6~0.9m),數(shù)值模擬表明卸壓-錨固后巷道變形量明顯降低,驗證了支護(hù)技術(shù)的可行性。
【圖文】：

分別在煤柱寬度為 3～8m 時進(jìn)行掘巷，得到垂直應(yīng)力分布云圖如圖4-5 所示。為便于反映圍巖應(yīng)力變化與煤柱寬度的關(guān)系，在煤層中央布置測線，對煤柱及巷道實體煤幫應(yīng)力進(jìn)行分析，，如圖 4-6 及 4-7 所示。（a）3m 煤柱 （b）4m 煤柱（c）5m 煤柱 （d）6m 煤柱

（e）7m 煤柱 （f）8m 煤柱圖 4-5 不同煤柱寬度時的垂直應(yīng)力分布igure 4-5 Vertical stress distribution of different width coal pillars during roadway drivi圖 4-6 掘巷階段煤柱垂直應(yīng)力分布Figure 4-6 Vertical stress distribution of coal pillars during roadway excavation原巖應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD353

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2703498