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深部厚层复合顶板煤层巷道围岩稳定性分析及控制技术研究

王林  
【摘要】:以江西曲江矿厚层复合顶板的煤巷支护为工程背景,提出利用纵横弯曲理论对深部高水平应力作用下厚层复合顶板的离层现象及机理进行分析。该理论指出因厚层复合顶板中各个岩层的抗弯刚度不同,引起岩层发生弯曲时各岩层的弯曲变形程度不同,导致顶板间各岩层产生离层现象,并指出高水平应力可使厚层复合顶板岩层的弯曲变形程度增加,顶板的离层范围增大。 利用FLAC3D软件模拟厚层复合顶板中煤线条数对煤层巷道围岩稳定性的影响。得出无论在实体煤巷道中,还是在煤柱巷道中,随厚层复合顶板中煤线条数的增加,顶板的下沉量及巷道围岩的变形量显著增加,复合顶板的离层程度明显增加,巷道围岩的塑性区范围明显增大,巷道两帮的应力峰值更加远离巷道。对不同煤柱尺寸煤柱巷道的围岩稳定性进行分析,指出在回采巷道中,受邻近采空区固定支承压力的影响,顶板下沉量及其巷道围岩变形量均明显增加。 对曲江矿212工作面回风巷的原支护方式失效的原因进行分析,提出该巷道支护采用以高强锚杆和高预应力为核心的锚杆支护技术,提高复合顶板的抗弯刚度,在顶、底角以450方向布置桁架锚索,并且在顶板中心线处布置强力锚索,使锚固体与顶板上覆坚硬的岩层组成一整体,通过锚杆、锚索、网联合作用,使巷道围岩的稳定性得到提高,最后达到控制巷道围岩变形的目的。对采用新支护方式支护的212工作面回风巷两帮变形量及其顶底板的移近量进行监测,其结果表明,支护效果显著,巷道比较稳定,达到了预期的设计目的。 本文得到国家自然科学基金项目(51074071)的资助。


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