大断面薄煤层巷道掘进技术与稳定性分析

"薄煤层大断面半煤岩巷道快速掘进及支护稳定性分析" 本文探讨了在薄煤层大断面的半煤岩巷道中如何实现快速掘进的同时确保支护稳定性。针对复杂的地质条件，新阳煤矿集中轨道巷道的设计断面为3.5m高×4.5m宽，埋深480.4m，围岩物理参数如表1所示。巷道所在的1#煤层特性为节理发育，煤质较软弱，而直接顶和底板则由不同强度的砂岩构成。 巷道破坏机理主要包括三个方面：（1）直接顶因抗拉强度不足，在巷道开挖后易发生剪切破坏，导致顶板塌落；（2）两帮在失去平衡的侧压力作用下，围岩向巷道内部滑移，形成共轭剪切滑移面，可能导致片帮破坏；（3）底板在应力重分布后，特别是在帮脚与直接底处产生偏应力差，易引发底鼓现象。 为了选择安全的掘进方案，采用了数值模拟方法，分析了两种可能的开采顺序对主应力的影响。通过对两种方案的比较，评估了它们的优越性和安全性，最终确定了最佳掘进策略。该策略旨在减少巷道开挖对围岩的扰动，保证巷道的稳定性。 根据选定的掘进方案，文章提出了相应的支护方法。顶板采用预应力锚杆配合钢拱架，两帮和底板则使用左旋无纵肋螺纹钢等强锚杆加木(金属)托盘，顶底角采取注浆锚杆加固。这些措施旨在提供足够的支撑，防止塑性区扩大和关键部位的位移沉降，从而确保顶板离层不会对巷道稳定性造成威胁。 通过对比支护后的巷道塑性区和现场顶板离层数据，分析证实了所提出的支护措施具有良好的安全性和可行性。这些科学的掘进和支护技术不仅能够有效控制巷道变形，还能够保证采煤作业的安全和高效，为薄煤层大断面巷道的工程实践提供了理论指导和技术支持。