补连塔矿软岩巷道底鼓防治：理论与模拟研究

本文主要探讨了近距煤层群开采中软岩巷道底鼓的机理与防治技术。在补连塔矿的实际开采条件下，研究的重点集中在2-2煤层下部巷道，由于其软岩岩性及小间距煤层导致的应力干扰问题。巷道底部的软岩在开采过程中容易发生显著的变形，包括拱起破裂和混凝土地坪的受力顶起，影响了巷道的正常使用。 首先，作者分析了补连塔矿的开采条件，1-2煤和2-2煤层间距在21至40米之间，埋深约为140米，属于浅埋深近距煤层群。2-2煤三盘区煤层厚度变化不大，平均为7.1米，但强度和稳定性受到水的影响，底板软弱且易泥化，导致底鼓问题更为突出。 在巷道应力实测部分，通过现场监测发现，巷道围岩表面的平均应力约为3.3MPa，两侧应力峰值较高，而中间区域形成低应力区。这表明高应力对巷道的稳定有很大影响，使得软岩在高压作用下容易产生显著变形。 为了深入理解软岩底板的鼓起情况，文章引入了松动圈理论计算方法。这个理论考虑了岩层的自由膨胀率、松动范围、原岩应力和底板岩层的单轴抗压强度等因素，用于估算因膨胀引发的底鼓量。尽管一维和三维膨胀模型计算复杂，但松动圈理论提供了一种简化的方法。 此外，作者还采用了FLAC3D数值模拟软件进行更精确的分析。模拟以补连塔矿2-2煤的实际开采条件为基础，构建了一个198米×2米×65米的模型，包含20376个单元，以此来模拟巷道开采过程中的应力分布和变形行为。通过模拟，研究人员能够更直观地观察和预测底鼓的发生，并据此提出有效的防治策略。 本文的关键研究内容集中在软岩巷道底鼓的机理分析，尤其是通过松动圈理论和数值模拟来揭示其成因，并在此基础上开发出切槽卸压治理方案，以控制巷道的底鼓，确保巷道的稳定性和安全使用。这一研究对于类似地质条件下的矿井开采具有重要的参考价值。