综放工作面开采对围岩稳定性影响的研究

【摘要】：随着煤炭需求量的不断增加,我国煤炭开采深度也越来越大,面临的软岩巷道支护、综采工作面冲击地压等问题也越来越严峻。因此有必要进一步开展综采工作面冲击地压预测及软岩巷道支护研究。本文基于现场监测和数值模拟技术,首先讨论了某综采工作面初次来压和周期来压的来压步距,并对冲击地压的危险段进行了划分;进而根据综采工作面概况建立三维数值模型,分析了采空区围岩应力、位移随推进距离的关系;最后利用子模型技术,分析综采工作面围岩应力转移对轨道大巷的影响,并对轨道大巷的锚杆支护结构进行了数值模拟。通过上述研究,得到以下主要结论:1.通过理论计算得出2]141工作面初次来压步距和周期来压步距分别为36 m和11 m,其中第一次老顶来压时的位置与现场监测的第一次冲击地压发生的危险段相符。2.综采工作面冲击地压发生的危险段分别是:距离开切眼36 m、130 m、270 m、400 m,特别是第一次老顶来压与冲击地压第一危险段位置重合,且老顶初次来压能量释放巨大。建议采用煤层长壁注水、钻孔泄压等方式降低冲击地压发生的可能性。3.随着21141工作面的不断推进,选取路径上切应力均随着推进距离的变化而增大。特别是在工作面推进距离小450 m范围内时,各路径上的切应力增大明显,这表明回采工作面的围岩应力集中,容易发生冲击地压;在推进距离超过450m后,切应力增加趋势不明显,表明工作面附近的岩体慢慢趋于稳定。4.受21121已有采空区的影响,21141工作面在推进时,围岩应力场和位移场明显增大:最大Mises和最大位移均位于采空中周边围岩内,表明综采工作面开采影响巨大。5.受相邻两个工作面开采的影响,轨道大巷围岩变形和应力上的变化显著:当锚杆长度为2 m时,围岩内切应力集中的位置距离巷道壁面2.2 m左右,锚杆锚固段位于高应力集中区内。为保证支护结构安全,建议锚杆长度增加至3 m。图22 表4 参54