深部薄煤層雙側(cè)沿空留巷支護技術(shù)及巷旁支護材料研究.pdf

1、隨著淺部資源的逐漸減少和枯竭，地下開采由淺到深已經(jīng)成為必然趨勢。但是，隨著開采深度的增加，將面臨地質(zhì)環(huán)境趨于復(fù)雜、高瓦斯壓力、高地應(yīng)力、高溫以及軟巖控制等一系列技術(shù)難題等。在復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下，傳統(tǒng)的“U”型通風(fēng)方式易造成工作面上隅角瓦斯積聚和超限問題，嚴重制約著礦井的高效、安全生產(chǎn)，很大程度上限制了深部開采的規(guī)模和速度。通過沿空留巷技術(shù)，實現(xiàn)采煤工作面“Y”型通風(fēng)可有效解決上述瓦斯積聚和超限問題。目前據(jù)大多數(shù)礦井使用單側(cè)的沿空留巷方案，即

2、在巷道一側(cè)留設(shè)支護體。如果在巷道兩側(cè)留設(shè)支護體，即雙側(cè)采空沿空留巷，兩側(cè)的工作面推進后，巷道可作為瓦斯抽采巷繼續(xù)使用，將實現(xiàn)更大的經(jīng)濟價值。然而，目前針對深部薄煤層開采雙側(cè)采空沿空留巷技術(shù)尚不成熟，其應(yīng)力復(fù)雜狀態(tài)、圍巖破壞特征、穩(wěn)定性控制等是沿空留巷采礦亟待研究的問題。
　　采用自行研制的可旋轉(zhuǎn)平面應(yīng)力試驗臺進行相似材料模擬試驗，研究了兩次采動影響下雙側(cè)采空沿空留巷上覆巖層運動規(guī)律、破斷特征和支承壓力分布特征；基于二次沿空留巷力學(xué)

3、作用原理，提出了深部薄煤層雙側(cè)采空沿空留巷力學(xué)模型；然后，通過分析沿空留巷基本頂關(guān)鍵塊B的受力情況、上覆巖層運動規(guī)律和沿空留巷穩(wěn)定性控制因素，對煤礦巷內(nèi)支護和巷旁支護進行了優(yōu)化設(shè)計。由于巷內(nèi)支護技術(shù)相對成熟，本文著重研究了巷旁支護材料選型及其在受載下的變形破壞規(guī)律，為巷旁支護現(xiàn)場試驗材料的選擇提供了可靠依據(jù)。主要獲得如下研究結(jié)論：
　　①通過相似材料模擬試驗，獲得了多次采動薄煤層開采條件下上覆巖層移動規(guī)律。與中厚煤層開采后的頂板變

4、形及破斷規(guī)律不同，薄煤層采空區(qū)直接頂垮落后能夠充滿采空區(qū)，使得上覆巖層的運動沒有足夠的空間。據(jù)此得到的巖層破斷角以及最大離層高度等上覆巖層移動規(guī)律對薄煤層沿空留巷圍巖控制、巷內(nèi)和巷旁支護參數(shù)的選擇具有重要的參考價值。
　　②基本頂關(guān)鍵塊的結(jié)構(gòu)狀態(tài)對沿空留巷的穩(wěn)定性控制有著極其重要的影響，是確定該類開采條件下影響留巷穩(wěn)定性的主要因素，由理論分析得知，不同階段采動對關(guān)鍵塊穩(wěn)定性影響具有差異性。
　?、弁ㄟ^分析現(xiàn)有沿空留巷巷內(nèi)支護