柴达尔煤矿急倾斜厚煤层回采巷道支护技术研究

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相较于水平及缓倾斜煤层,急倾斜厚煤层的赋存及开采条件更复杂,巷道支护技术是急斜特厚煤层安全高效开采亟需研究的重要课题之一。针对柴达尔煤矿特殊的地质条件和回采巷道变形特征,采用地质勘探、理论分析、力学分析、相似材料模拟试验、数值模拟和现场监测相结合的方法,主要研究了柴达尔煤矿204采区分段工作面回采巷道变形规律和支护技术,得到以下结论和认识:(1)根据急倾斜厚煤层开采研究现状,结合柴达尔煤矿急倾斜厚煤层特点,总结了急倾斜厚煤层分段工作面回采巷道围岩稳定性影响因素,分析了急倾斜厚煤层回采巷道围岩失稳过程。运用“跨层拱”力学模型,计算了在煤层倾角一定的情况下,回采巷道所受叠加应力分别与采深和拱跨的关系,发现“跨层拱”拱跨越长、采深越大叠加应力就越大。(2)运用相似材料模拟试验的方法,首先研究了首分段和第五分段工作面回采巷道随工作面推进的应力演化规律,回采巷道围岩的应力随着首分段工作面开采先增加后减小,回采巷道中运输巷顶板受到的应力较大,回风巷左帮所受应力较大;研究了急倾斜厚煤层分段工作面顶底板的垮落特征及顶煤的运移规律,顶板垮落有一定的周期性和滞后性,下分段的开采会引起已采分段形成的垮落煤岩体的滑落,形成一个陷落的“漏斗”;研究了第五分段巷道围岩随工作面开采的受力特征,发现回采巷道受到的应力整体比首分段巷道围岩高。(3)运用数值模拟的方法,分析了工作面围岩应力随分段工作面开采深度的增加的变化特征,研究了不同方案下第五分段工作面回采巷道围岩应力和位移随工作面推进的动态变化规律。研究发现:下分段回采巷道围岩受本身和上分段回采影响产生应力叠加,巷道围岩应力随着工作面的推进先增加后减小;回采巷道水平和垂直应力比较突出,巷道顶部、内侧帮部和角部是顶板侧巷道应力集中的重点区域;回采巷道中顶板运输巷围岩变形量大于底板回风巷。(4)运用工程实践的方法对数值模拟得出的优选方案进行验证,确定了相关支护参数,有效控制了围岩变形,取得了良好的应用效果。研究结果对于指导急倾斜厚煤层分段工作面回采巷道支护技术的研究具有一定意义。
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