复杂条件下综放工作面煤柱留设方式及安全保障技术研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lihuihui1986712
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随着煤矿机械化智能化程度的不断提高和井下设备的持续升级,我国大部分煤矿开采强度不断提升,受煤层赋存不稳定、地质构造发育影响的矿井与日俱增,如不采取针对性支护设计,巷道变形严重、返修量大、支护困难。矿井安全高效开采难度增大。本文以东周窑矿8103工作面回采巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方式对复杂条件下小煤柱工作面巷道布置方式及安全保障技术措施进行深入研究。首先,分析了8103工作面相对复杂的地质条件并进行了地应力测试;其次基于弹塑性理论建立了复杂条件下沿空巷道力学分析模型,计算得出8103工作面沿侧向应力降低区范围为5.32m~8.87m,采用Flac3D对留设4m、5m、6m、7m、8m煤柱时进行数值模拟,综合考虑各项因素确定煤柱宽度的合理尺寸为6m;采用Flac3D对工作面超前支承压力的影响范围进行数值模拟,综合考虑回采设备长度、工作面超前支承压力以及工作面周期来压对停采煤柱宽度的影响,初步确定合理停采煤柱宽度为80m;通过分析复杂条件下巷道变形破坏影响因素,对5103巷进行支护方案设计并进行了现场工业性试验。现场观测表明,巷道掘进过程中两帮最大移近量65mm,顶底板最大移近量57mm,工作面回采期间两帮最大移近量355mm,顶底板最大移近量135mm,并趋于稳定。最后,构建了复杂条件下沿空掘巷安全保障技术体系,针对掘巷过程中可能出现的瓦斯超限、采空区遗煤自燃、相邻工作面突水及过稳装硐室等隐患提出了针对性的安全保障技术和措施。巷道围岩变形得到有效控制,保证了矿井正常的采掘接替和安全生产,对复杂条件下沿空巷道支护方案科学设计、矿井安全高效生产具有重要的指导意义。本文共有图66幅,表14个,参考文献82篇。
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