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杜儿坪煤矿南九采区极近距离煤层采空区下工作面轨道巷布置与支护设计研究

刘卫红  
【摘要】:在我国一次性能源组成结构中,煤炭所占比例保持在50%左右,近年来比重虽略有下降,但需求总量仍稳中有升,始终处于主体地位。由于成煤条件的不同,导致煤层的赋存状态呈现出明显差异,在层煤群联合开采中,上下层间的相互影响作用不断显现,尤其是层间距特别小时,下部煤层开采之前其顶板的完整结构已经被严重破坏,加之其上又为垮落的煤岩体,且上部回采完毕后遗留的保护煤柱等在煤层底板形成一定的应力集中效应,造成下层煤岩体应力分布发生复杂变化,与单一煤层相比呈现出更复杂的矿山压力现象和支护技术难题。本论文以西山煤电公司杜儿坪煤矿南九采区73903工作面为主要研究对象开展综合分析研究,通过理论分析、井下原位实测、数值模拟和现场测量等多种研究手段相结合进行回采巷道布置和支护设计,提出了极近距离煤层采空区下工作面巷道的布置形式以及支护参数设计,研究取得的主要成果如下:(1)分析了73903工作面巷道地质条件并进行地质力学测试,得到巷道围岩基本结构,围岩原位强度以及地应力分布情况。(2)得到上部煤层开采围岩塑性破坏分布特征以及煤柱垂直应力场分布规律,围岩最大破坏深度9m,影响范围25m,形成了“倒马鞍”状的分布状态,采空区上、下侧出现了垂直应力降低的区域,煤柱位置发生显著的应力集中效应。(3)得到上部煤层回采后底板岩层不同深度处垂直应力分布演化特征及峰值分布规律,随着埋深的增加,垂直应力集中程度逐渐减小,峰值逐渐降低,应力分布情况从“马鞍”形过渡为“单峰”形,最终趋于原岩应力。(4)得到不同布设方式及内错距离条件下轨道巷围岩变形特征及垂直应力分布规律,综合对比分析确定轨道巷内错13m的布置方式最为有利。(5)提出了支护结构体优化方案,对73903工作面轨道巷进行高强预紧力锚杆支护技术参数设计,包括顶板、两帮参数设计,实现巷道强力一次支护,应用于轨道巷试验段,矿压观测结果表明:巷道围岩变形在可控范围内,表明巷道布置位置的选择及支护设计较为合理,满足当前生产需求。本论文共有图38幅,表8个,参考文献63篇。


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