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、近距離煤層下行開采過程中，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)定支護對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象，綜合運用理論分析、數(shù)值模擬、工程監(jiān)測等研究方法，在分析近距離煤層中受上覆采空區(qū)煤壁影響下層煤應力場分布規(guī)律的基

2、礎上，對下層煤中不同位置巷道破壞特征及穩(wěn)定性控制進行了深入的研究。
　　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，下層煤應力場主要表現(xiàn)為垂直應力的變化，理論計算結(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為垂直應力升高區(qū)，垂直應力升高區(qū)內(nèi)垂直應力可達原巖應力2倍左右。⑵下層煤應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)為上層煤頂板堅固時，煤柱下方垂直應力升高明顯增大，同時采空區(qū)下方垂直應力明顯減小，隨著兩層煤間距的減小下層煤中應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，布置在上覆煤柱下方支護難度較大，在工程實際中，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，以減小巷道支護工作量。⑸煤柱下巷道在重視頂板支護的同時需加強對巷道兩幫與兩肩圍巖控制，常規(guī)支護方案不能滿足巷道穩(wěn)定性要求，優(yōu)化支護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)圍巖強度，增強