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深井变煤厚沿空顺槽围岩稳定性分析及控制技术研究

陈文龙  
【摘要】:随着矿井开采深度的增加,围岩应力分布与变形规律较之浅部有着较大的差异,再加上煤层厚度的变化,使支护难度进一步增大。本文以郭屯煤矿为研究背景,通过理论分析和数值模拟等方法对深井变煤厚沿空掘巷围岩稳定性和控制技术展开研究,得到以下结论:(1)对深井变煤厚沿空巷道分阶段进行划分,基于三角块结构对沿空掘巷各个阶段进行了理论分析,基于弹性力学平衡原理,建立了相应的煤厚变化区弹性力学介质模型,认为煤厚变薄区的垂直应力比变厚区的大。(2)通过FLAC3D模拟对不同煤厚(3m、2m、1m)不同煤柱尺寸下围岩应力和变形进行分析,得出窄煤柱内的垂直应力峰值随着煤柱尺寸的增大而增大,薄煤层煤柱内垂直应力峰值比厚煤层大,且不同煤厚煤柱内应力峰值的差值随着煤柱尺寸增大有略微提高,随后基本保持不变。围岩变形随着煤柱尺寸的增大而减小,且煤层薄的位移比煤层厚的小,但一般是从煤层部分发生变形,说明煤层薄的煤柱比煤层厚的稳定。(3)将深井变煤厚沿空巷道分阶段划分,提出支护方案并通过模拟分析对比,由于半煤岩巷道变形破坏首先从煤层部位发生,支护时对此关键部位进行加强支护,以此来提高煤岩体的整体性,从而达到控制围岩的目的。(4)运用平衡支护设计理念,确定了深井变煤厚沿空巷道的支护参数,对3m煤厚段进行调整锚杆密度,对2m煤厚段调整锚杆角度,使煤岩体间紧密结合在一起,达到预期效果,同时也为该类型巷道围岩控制提供技术指导。


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