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特厚煤层沿空掘巷围岩变形失稳机理及其控制对策

彭林军  
【摘要】:特厚煤层沿空掘巷围岩稳定性问题是国内外岩石力学和采矿学界关注的焦点问题。本文以神华宁夏煤业集团公司汝箕沟矿为工程背景,针对太西煤特厚煤层综采面沿空掘巷围岩变形失稳机理及其控制对策进行了深入系统的研究,对于特厚煤层开采减少煤炭损失、降低巷道支护成本、提高经济效益、保证矿井安全生产具有重要意义,对于汝箕沟矿区及我国中西部特厚煤层安全开采具有一定的借鉴意义和工程实用价值。 本文以“实用矿山压力控制理论”为指导,综合运用岩石力学、采矿学、软岩工程力学、材料力学、工程地质学等多学科理论,采用理论分析、室内实验、数值模拟和现场试验相结合的研究方法,建立了汝箕沟矿特厚煤层的覆岩运动和支承压力分布的围岩动态“结构力学模型”,确定其相关结构参数;揭示了其沿空巷道侧向应力分布时空规律,确定了内外应力场范围、峰值,内应力场小煤柱沿空掘巷的最佳位置、时间和合理尺寸;得出了在内应力场范围内掘巷,小煤柱主要以隔离采空区为主,承载为辅的重要结论;揭示了特厚煤层分层同采不同采动时空条件下,沿空掘巷围岩失稳机理,提出了相应的控制对一策。本文研究为特厚煤层无煤柱开采工作面区段煤柱留设与上覆岩层防控技术、采场布置合理参数与安全全正常接续方案的确定提供了重要的科学依据。


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