沿空掘巷围岩变形控制是沿空掘巷技术的关键,论文以许疃煤矿3238工作面沿空掘巷为研究对象,从理论分析、现场调研以及数值模拟等手段,开展沿空掘巷留合理宽度煤柱以及围岩控制技术研究。首先,通过文献调研了解了沿空掘巷留窄煤柱国内外研究现状,制定了论文研究方向及研究目的与任务。接着通过现场调研对许疃煤矿3238工作面地质条件有了一定了解,从理论角度出发建立沿空掘巷覆岩垮落运动模型,分析覆岩垮落结构运动规律,对煤柱合理宽度进行理论计算;利用数值模拟软件对3238工作面掘巷及回采两个阶段模拟了不同宽度煤柱条件下,沿空巷道围岩塑性区、应力场、位移场分布特征;接着对小煤柱注浆加固机理与注浆材料选择,通过理论分析现场实验结合确定了适合的注浆时机与注浆材料:最后给出了适合改工作面地质条件围岩控制对策,通过现场工程实验验证了注浆加固支护对策的合理性。本文主要针对许疃煤矿3238沿空掘巷煤柱宽度合理留设问题及围岩控制技术进行了研究,取得如下成果:(1)运用岩石力学及矿山压力学知识,搭建了沿空巷道结构模型,分析了基本顶随着工作面不断推进发生“O-X”型破断;由老顶垮落形成的大结构与巷道围岩形成的小结构互相做用决定了沿空掘巷稳定性。(2)通过数分析拟手段研究了 3238工作面受多次采动影响下煤柱破坏情况、巷道应力分布规律、围岩位移变化特征,为3238沿空巷道位置及煤柱宽度的确定提供依据,结合现场实矿与数值模拟结果确定了 3238沿空掘巷留5m窄煤柱最合适。(3)对煤岩体注浆加固机理做了理论研究,并通过型煤配比实验,对现有注浆材料与矿用煤柱注浆专用水泥的加固效果进行对比试验,最终确定了适合用于3238风巷逐渐加固的材料。(4)通过理论分析与钻孔窥视结果,研究了注浆加固机理与合理时机,并利用型煤胚布实验从单轴抗压和凝固时间两个角度对比了现有的数种注浆材料的注浆效果,最终确定了合适的注浆材料和浆液使用配比。(5)结合数值模拟与现场实验调研结果提出一套针对3238工作面沿空掘巷留窄煤柱注浆加固方案,并应用于现场工业实验中。现场监测验证了注浆加固支护方案的合理性,煤柱与巷道围岩变形均在可控范围内。图57 表11 参80