大断面综放沿空煤巷顶板破坏机制与锚索桁架支护技术

"大断面综放沿空煤巷顶板破坏机制与锚索桁架控制" 本文主要探讨了在大断面综放沿空煤巷掘进过程中遇到的支护问题，以王家岭煤矿20103区段运输平巷作为实际工程案例，通过现场调查、数值模拟和井下试验等方法深入研究了顶板破坏机制及其控制技术。文章揭示了以下几个关键知识点： 1. 大断面综放沿空煤巷的顶板破坏特征：在掘进过程中，顶板出现强烈不对称下沉和水平挤压错动变形。煤柱侧的顶板破碎严重，同时煤柱帮出现显著的挤出变形。这些现象表明，巷道周围的岩层稳定性受到严重挑战，需要采取有效的支护措施。 2. 关键块回转运动的影响：研究发现，关键块的回转导致沿空煤巷围岩性质和支承压力在巷道中心轴两侧分布的不对称性，这直接引起矿山压力的不对称显现。关键块的回转运动使顶板岩层产生水平运动，进而导致岩层错动、滑移和膨胀，形成挤压破碎带，并对支护结构造成压力。 3. 异常矿压的根本原因：关键块B的回转运动被认为是综放沿空煤巷异常矿压显现的根本原因。研究表明，顶板的最大垂直位移集中在巷道中心偏煤柱侧200~600mm的范围内，最大水平位移可达250mm，而且0水平位移点向实体煤侧偏移约0.9米。这些数据对于理解矿压动态和设计支护方案至关重要。 4. 锚索桁架控制系统的提出：为解决上述问题，研究者提出了一种以不对称锚梁桁架为核心的综合控制系统。该系统旨在削弱外部应力传递，增强煤柱侧顶板的支护能力，适应顶板岩层的水平运动，并防止冒顶事故的发生。通过对系统工作原理的阐述，可以看出该系统能够有效应对顶板的复杂变形。 5. 应用与验证：在王家岭煤矿的具体地质生产条件下，进行了支护参数的设计，并将该技术应用于现场。实践证明，采用这种支护技术能有效地保证巷道顶板围岩的稳定性，降低了安全风险，提高了巷道的长期使用性能。 该研究不仅揭示了大断面综放沿空煤巷顶板破坏的内在机制，还提出了一种创新的支护解决方案，对同类矿井的安全开采和巷道维护具有重要的指导意义。通过对现场条件的考虑和针对性的参数设计，锚索桁架控制系统展示了其在实际工程中的有效性。