深井綜采采場(chǎng)沿空留巷圍巖變形機(jī)理及支護(hù)系統(tǒng)研究.pdf

1、本文以兗礦集團(tuán)重大科研項(xiàng)目為依托，采用理論分析、數(shù)值模擬、相似材料模擬、現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐與現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)的綜合方法研究了、旨在解決安全生產(chǎn)問題的深井綜采采場(chǎng)沿空留巷圍巖變形機(jī)理及支護(hù)技術(shù)。
　　應(yīng)用采場(chǎng)傳遞巖梁礦壓理論對(duì)沿空留巷礦壓?jiǎn)栴}進(jìn)行了理論研究，研究認(rèn)為沿空留巷支護(hù)系統(tǒng)只能對(duì)內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)范圍內(nèi)的應(yīng)力進(jìn)行有效支護(hù)；對(duì)于覆巖（基本頂及以上巖層）結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)作用下的圍巖不能有效控制其變形。巷旁支護(hù)要進(jìn)行讓壓支護(hù)設(shè)計(jì)，要讓覆巖運(yùn)動(dòng)形成的支承壓力得

2、到一定釋放后，支護(hù)系統(tǒng)才能充分發(fā)揮支護(hù)作用。
　　相似材料模擬試驗(yàn)表明，在進(jìn)行巷旁充填支護(hù)施工時(shí)，應(yīng)盡量提高巷旁充填體與直接頂?shù)慕佑|面積和相互作用力度，提高巷旁支護(hù)的主動(dòng)性；同時(shí)，對(duì)巷道圍巖不同部位要采取不同的支護(hù)方式，并且加固巷道幫角。數(shù)值模擬顯示，隨著采場(chǎng)推進(jìn)而運(yùn)動(dòng)變化的采空采場(chǎng)覆巖空間結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)工作面后方的沿空留巷圍巖應(yīng)力具有明顯的影響，在進(jìn)行沿空留巷支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)采場(chǎng)后方巷道的加固支護(hù)。由鉆孔應(yīng)力反演的采場(chǎng)覆巖空間結(jié)構(gòu)運(yùn)

3、動(dòng)造成的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布來看，工作面前后一定范圍內(nèi)是沿空留巷的重點(diǎn)支護(hù)時(shí)期。
　　煤層上覆巖層的兩種基本垮落形式：主動(dòng)垮落和被動(dòng)垮落；不同邊界上覆巖層垮落形式不同，兩種跨落形式相互交替，形成循環(huán)跨落。結(jié)合濟(jì)二煤礦實(shí)際情況，建立了沿空留巷巷旁充填圍巖結(jié)構(gòu)力學(xué)模型；根據(jù)充填墻上方最大需控巖層范圍和采場(chǎng)支承壓力分別計(jì)算了巷旁支護(hù)阻力。
　　利用正交試驗(yàn)理論和方法，開發(fā)研制了高強(qiáng)、泵送快凝型墻體充填材料，沿空留巷混凝土充填墻強(qiáng)度達(dá)到 C

4、30，強(qiáng)度保證率95％；混凝土坍落度12~18cm，滿足泵送要求；混凝土初凝時(shí)間4h，24h強(qiáng)度達(dá)到8MPa以上，施工速度適應(yīng)綜采工作面推進(jìn)速度。
　　設(shè)計(jì)了“錨網(wǎng)索+混凝土充填墻”的沿空留巷聯(lián)合支護(hù)方式，并設(shè)計(jì)了運(yùn)輸順槽沿空留巷支護(hù)、端頭支架架后支護(hù)、運(yùn)順補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)等特殊支護(hù)方式。
　　研制出了與綜采相適應(yīng)的、沿空留巷充填墻有關(guān)的液壓拖移式支撐充填模具及液壓拖移式掩體支架。提出了沿空留巷預(yù)支護(hù)方案：錨桿布置在充填墻上方，錨索