回采工作面预掘回撤通道围岩变形机理及控制技术

来源 :煤炭科学研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lwj2005
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论文以晋城煤业集团寺河煤矿为工程背景,对预掘回撤通道围岩变形力学机理及控制技术进行了深入的研究。采用现场调查与测试、理论分析、数值模拟、井下综合监测与现场试验相结合的方法开展研究。主要研究内容包括如下四个方面:预掘回撤通道超前工作面围岩变形特征与机理研究;采煤工作面接近和进入预掘回撤通道期间力学响应分析;预掘回撤通道稳定性的主要影响因素分析;预掘回撤通道受采动影响期间井下监测与分析。论文得到的主要结论如下:  (1)当采煤工作面距离回撤通道50m以内时,采动对回撤通道围岩变形产生明显的影响,表现为回撤通道两侧煤体中垂直应力同时出现上升;回撤通道表面位移明显增加,其中顶板和两帮变形最大;工作面剩余煤柱顶板与底板同时下沉,产生挠曲变形,工作面剩余煤柱净高度降低;  (2)当采煤工作面距离回撤通道15m以内时,回撤通道受到的采动影响更为剧烈,回撤通道两侧煤体出现明显的垂直应力转移特征,工作面剩余煤柱垂直应力逐渐降低,外侧煤柱垂直应力继续上升;回撤通道表面位移快速增加;工作面剩余煤柱出现全面屈服,承载力显著下降;大多数锚杆达到屈服;  (3)煤层埋藏深度变化对回撤通道两侧煤柱应力分布、表面位移、工作面剩余煤柱变形和锚杆受力均有显著影响;水平应力改变对回撤通道表面位移、工作面剩余煤柱变形和锚杆受力均有显著影响;  (4)与单一采高开采方式相比,末采期两种采高组合的开采方式对回撤通道围岩的扰动更大,对保持围岩稳定更不利;  (5)较高的垛式支架强度对回撤通道表面位移、工作面剩余煤柱变形和锚杆受力均有明显的影响,有利于增加回撤通道的稳定性;注浆加固对回撤通道两侧煤柱应力分布、表面位移、工作面剩余煤柱变形和锚杆受力均有明显的影响,有利于增加回撤通道的稳定性;  (6)增加现有锚杆强度、锚索补强等措施对预掘回撤通道的围岩力学响应影响不明显,但对于撤架期间延缓顶板冒落有作用;  (7)井下监测数据表明,靠近采空区一侧的测站,外侧煤柱破坏深度大,垛式支架达到卸载压力最早,顶、底板闭合位移最大,顶板离层出现最早;靠近工作面中央的测站,外侧煤柱破坏深度浅,垛式支架达到卸载压力晚1-2天,顶、底板闭合位移明显减少,顶板离层出现比前者晚6天;靠近未回采工作面一侧,垛式支架未达到卸载压力,顶、底板闭合位移小,出现顶板离层闭合现象;  (8)寺河煤矿回撤通道技术基本能够满足安全和生产需要,但还存在比较明显的安全隐患,如靠近采空区一侧垛式支架支护强度不够,加剧了采动影响的显现程度,注浆加固效果的评估还有待完善。
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