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近距离下伏煤巷围岩稳定机理及控制研究

陈翔宇  
【摘要】:针对近距离下伏煤层巷道布置及围岩稳定控制的技术难题,本文以某矿东十采区3_上、3_下煤层开采为背景,采用现场实测、理论分析、物理相似实验、数值计算和工业性试验相结合的方法,对3_上煤层开采覆岩运移规律、底板采动损伤深度及岩层应力时空演化规律等进行了较为系统的研究。首先,采用理论分析与物理相似模拟的方法,分析了近距离煤层开采下伏巷道强矿压显现的机理,在综合分析覆岩结构与变形失稳特征、采动支承压力时空演化规律以及3_上煤层开采与3_下煤巷掘进时空关系等影响因素下,根据理论分析与物理相似模拟实验,认为3_上煤层的回采对距离煤层较远的高位关键层的运移产生一定的影响,邻近工作面回采、采空区域扩大导致了高位关键层的回转、破断失稳,引起了应力重新分布,这是造成3_下煤层回采巷道矿压显现剧烈的主要原因,并通过现场实测3_下1001材料巷围岩变形破坏时空演化规律予以验证;其次,理论分析了近距离上煤层回采支承压力传播及底板岩层采动损伤规律,推导出了底板岩层任一点处的垂直应力分布公式,计算得到了3_上煤回采过后底板岩层最大破坏深度;再次,建立了考虑近距离煤层全周期开采的数值计算模型,研究了3_上煤层工作面回采底板岩层应力时空演化规律,确定了3_下1007运输巷内错布置方案;最后,总结分析了下伏煤层回采巷道失稳的原因以及当前存在的问题,并针对性地提出了下伏煤层回采巷道的支护原则;通过围岩松动圈实测以及理论分析的方法,确定了下伏回采巷道的支护技术参数,并通过数值计算验证了方案的可行性。3_下1007运输巷现场工程应用表明:所提出的下伏回采巷道布置及围岩控制技术方案在现场得到了成功应用,取得了良好的技术经济效果。


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