城郊矿深部煤巷顶板稳定性分类及控制对策研究

发布时间：2019-09-03 20:12

【摘要】：城郊煤矿逐渐进入深部开拓和开采阶段,开采深度大,地压增大。由于煤层成煤过程中的地质及环境变化的影响,煤层顶板岩层的岩性及岩层结构往往在同一层位的同一巷道中变化频繁,掘进一条巷道就要遇到多种类型的顶板。所以在进行顶板支护时,采用一套支护参数的话,会使有些区域的支护强度过大,造成资源的浪费;而另外一些区域的支护强度不够,存在冒顶安全隐患,这两种结果都不是理想的。本论文通过城郊矿深部煤巷顶板总体地质特征的分析研究,对深部煤巷顶板稳定性进行分类,选择合理的支护方案。论文研究取得以下成果:1)分析了城郊矿总体地质构造及深部煤巷顶板组成结构特征,得出了影响深部煤巷顶板稳定性的主要因素,包括顶板岩性差异、岩层组合方式、胶结类型、层理(断层)发育程度及类型等,并且发现了煤巷顶板的关键岩梁承载结构对煤巷顶板的稳定性起着决定性作用。2)通过分析城郊矿深部煤巷顶板围岩地应力、煤岩物理力学性质测定结果及巷道煤层赋存柱状图,确定了自稳岩层极限跨距指数、自稳岩层距巷道顶板的距离、顶板不安全因子三个分类指标。3)通过五个典型巷道顶板分类指标级别的确定,经过组合整理得出其顶板稳定性类别,将城郊矿深部煤巷顶板稳定性分为五个级别:非常难支护型、难支护型、中等难度型、较容易支护型和容易支护型。4)针对四、五级难支护型顶板,提出了梯次支护技术原理,分析了梯次强化承载梁结构的形成及其力学机理,得到了城郊矿深部煤巷顶板稳定性控制的关键技术,即采用“四高”性能锚杆、高预紧力让压锚索和锚索梁实现对巷道顶板的梯次支护,维护巷道围岩的稳定性。5)21105上巷于2014年4月开始施工,经过2个月的现场施工,完成了450m的试验巷段施工任务。经过近一年的现场巷道表面位移观测,巷道表面位移量最大发生在通尺747m处,巷道左帮最大移近量为57mm,巷道右帮最大移近量为59mm,巷道顶板最大移近量为61mm。在测站5处,前12天未出现离层,12天后开始出现顶板离层,为锚杆锚固范围外离层,最大离层量为7mm。巷道整体支护较好。
【图文】：

井田构造,纲要图,井田

图 2-2 城郊井田构造纲要图Figure 2-2 Minefield structural outline in Chengjiao Mine井田附近褶皱构造和井田内断裂构造详细如下：1）褶皱构造井田附近褶皱构造，除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属于褶幅的隆起和凹陷。（1）蒋阁向斜：位于井田东南角，轴向近南北，两端均延田外。向斜轴位置北起 0005 孔东，往南过 0113 孔、3113 孔、3204 孔、3和 3402 孔，，南端被 F20断层所截。延伸长约 5.5km，宽约 1.8km，为一短轴。枢纽呈波状起伏，轴部为上石盒子组七煤段、下石盒子组五六煤段地层为 P1x～P1s 地层。西翼倾角较陡（25°左右），东翼稍缓（20°左右）。西翼断层所破坏，东翼被 F17断层及 F1断层所截，形态不完整。地震资料证实了斜的存在。（2）马岗背斜：位于蒋阁向斜西侧。轴向近南北，北端向东弯成一微向西凸出的弧形构造，北延出井田外。背斜轴北起 0105 孔西边，往 3118、3203 和 2201 孔，继续南延后被 F21 断层所截，表现不明显，北延过露头后未予控制，全长近 3.5km，宽约 0.5km，为一短轴背斜。轴部为 P1

赋存特征,岩层,煤巷顶板

它们之间相互连接之处存在的层与层之间的薄弱夹层，造成各层之间的粘结力小，几乎不能承载。正是由于煤巷顶板为差异性很大的非均质层状岩体，采区巷道开挖以后，在围岩应力作用下，其层状顶板往往会出现离层、冒落，近表面围岩难以形成承载结构，还有时伴有强烈的两帮移近、片帮及整体下沉，导致煤巷顶板下沉而离层破坏，并且顶板、两帮变形相互作用，造成巷道围岩的进一步破坏，直至遇到老顶厚硬稳定岩层形成的关键岩梁承载结构，如图 2-6。（a）煤系地层露头（b）整体板块赋存
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353

【参考文献】