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煤炭是国民经济和现代化社会发展过程中不可缺少的重要物资和基础。在上世纪九十年代之前,中国煤炭开采的主要方式一直是比较落后的采煤工艺,回采率不足20%。对煤炭资源造成极大的浪费与严重破坏,高效回收旧采区内的煤炭资源势在必行。然而由于复采区内空巷空区冒落区的存在,复采工作面回采巷道布置层位及控制是开展复采工作关键问题之一。
本文以山西陵川崇安关岭山煤业有限公司旧采3号煤层为工程背景,对旧采区内3号厚煤层复采工作面回采巷道层位布置及控制采用现场调研分析、数值模拟等方法进行研究,其研究内容及成果如下:
(1)关岭山旧采3号煤层赋存情况大体分为四种:残留煤柱、空巷内顶煤未垮落、空巷内顶煤垮落且直接顶完整、空巷内顶煤垮落且顶板泥岩局部垮落;通过岩石力学实验及现场围岩钻孔窥视,得到了3号煤层顶底板岩层特性及物理力学参数。
(2)通过对比分析不同层位布置下巷道顶底板围岩条件、巷内的支护方式、空巷的处理方式、端头及超前支护的难易程度,得出了回采巷道沿煤层底板掘进时,不仅有利于工作面设备布置与回采,且巷道围岩更为稳定;
(3)运用数值模拟对回采巷道沿顶掘进和沿底掘进的应力分布规律及塑性破坏特征进行研究。结果表明,从工作面处到工作面后方120m范围内,沿顶掘进与沿底掘进时的塑性破坏的程度与巷道围岩应力都逐渐增大;从工作面处到工作面前方60m范围内,沿顶掘进与沿底掘进时的塑性破坏的程度与巷道围岩应力都逐渐减小,但回采巷道沿底掘进比沿顶掘进的塑性破坏范围更小,应力没有出现明显的集中现象且应力较小,能够满足巷道围岩变形控制和安全使用的要求。
(4)分别对回采巷道沿底掘进围岩状况的进行受力分析,得出不同条件下回采巷道的围岩控制措施。在残留煤柱内,采用锚网索+C30柔模混凝土砌墙支护,墙体宽度800mm;遇到空巷空区冒落区时,采用锚网索+工字钢棚+注浆+C30柔模混凝土砌墙支护,棚间距500mm,墙体宽度800mm。
本文以山西陵川崇安关岭山煤业有限公司旧采3号煤层为工程背景,对旧采区内3号厚煤层复采工作面回采巷道层位布置及控制采用现场调研分析、数值模拟等方法进行研究,其研究内容及成果如下:
(1)关岭山旧采3号煤层赋存情况大体分为四种:残留煤柱、空巷内顶煤未垮落、空巷内顶煤垮落且直接顶完整、空巷内顶煤垮落且顶板泥岩局部垮落;通过岩石力学实验及现场围岩钻孔窥视,得到了3号煤层顶底板岩层特性及物理力学参数。
(2)通过对比分析不同层位布置下巷道顶底板围岩条件、巷内的支护方式、空巷的处理方式、端头及超前支护的难易程度,得出了回采巷道沿煤层底板掘进时,不仅有利于工作面设备布置与回采,且巷道围岩更为稳定;
(3)运用数值模拟对回采巷道沿顶掘进和沿底掘进的应力分布规律及塑性破坏特征进行研究。结果表明,从工作面处到工作面后方120m范围内,沿顶掘进与沿底掘进时的塑性破坏的程度与巷道围岩应力都逐渐增大;从工作面处到工作面前方60m范围内,沿顶掘进与沿底掘进时的塑性破坏的程度与巷道围岩应力都逐渐减小,但回采巷道沿底掘进比沿顶掘进的塑性破坏范围更小,应力没有出现明显的集中现象且应力较小,能够满足巷道围岩变形控制和安全使用的要求。
(4)分别对回采巷道沿底掘进围岩状况的进行受力分析,得出不同条件下回采巷道的围岩控制措施。在残留煤柱内,采用锚网索+C30柔模混凝土砌墙支护,墙体宽度800mm;遇到空巷空区冒落区时,采用锚网索+工字钢棚+注浆+C30柔模混凝土砌墙支护,棚间距500mm,墙体宽度800mm。