薄煤层无煤柱沿空留巷变形控制技术研究
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更新于2024-09-02
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"本文主要探讨了无煤柱沿空留巷支护技术在河北某矿2408工作面运输平巷的应用,通过地质条件分析、矿压观测和数值模拟,研究了留巷的变形破坏规律及控制机理。"
在无煤柱沿空留巷支护技术中,针对河北某矿2408工作面的特定地质条件,2#煤层为薄煤层,平均厚度1.15米,伴有1-2层夹矸,煤层倾角适中,顶板为复合结构,直接顶和老顶由不同岩层构成,底板为含炭质泥岩。工作面运输平巷设计为梯形断面,采用锚网索支护,既要服务于当前工作面的煤炭运输,也要作为后续2410工作面的回风平巷。
沿空留巷的矿压规律显示,留巷的变形破坏主要体现在以下几个方面:
1. 留巷顶板的下沉问题:工作面周期来压时,由于采空区裂隙带岩层的急剧沉降,导致留巷顶板下沉量和下沉速度增大,围岩塑性区扩大,可能引发巷道失稳。
2. 围岩变形与地质条件的关系:直接顶垮落程度和煤层厚度直接影响留巷的稳定性。直接顶垮落能填充采空区可减轻对留巷的压力,而煤层越厚,垮落带越薄,对留巷的影响越大。
3. 支架结构的重要性:采空侧帮的支架是保证留巷整体稳定的关键。适当的支架阻力可以防止直接顶板严重破裂,减少上位岩层与顶板之间的离层。
4. 实体煤帮的控制作用:实体煤帮相当于巷道的固定端,其塑性区大小影响巷道的理论宽度和控顶距,过大的变形量可能导致留巷失稳甚至失败。
为了改善留巷的稳定性,研究中采用了FLAC3D数值模拟,对比分析了一般支护条件与加强巷帮支护条件下的效果,结果显示,采用高强度、高预紧力的锚索能显著降低围岩变形,减小塑性区。矿压观测数据显示,接受二次采动影响后,留巷顶底板最大移近量为471毫米,两帮最大移近量为315毫米。
无煤柱沿空留巷支护技术在实际应用中需要充分考虑地质条件、矿压影响和支护策略,通过科学的支护设计和优化,可以有效控制巷道变形,延长巷道的使用寿命,提高矿井的安全性和经济效益。
2020-05-18 上传
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