端氏煤矿大巷失稳机理及控制技术研究

发布时间：2020-06-22 23:28

【摘要】：端氏煤矿轨道大巷受邻近工作面采动影响,巷道破坏变形情况较为严重,影响煤矿正常生产。本文以端氏煤矿轨道大巷为工程背景,采用现场实测、数值模拟和理论分析等手段分析了轨道大巷失稳机理,对受动压影响巷道提出了加固技术,并针对轨道大巷新掘段提出相应的围岩控制技术,取得的主要研究成果如下:(1)通过对巷道围岩弹塑性区的理论分析可知,其原有支护强度不足导致巷道围岩破坏变形严重。通过数值模拟分析巷道围岩应力和变形情况,发现3110工作面末采时产生的超前支承压力是导致巷道失稳的主要原因。(2)针对轨道大巷失稳段,从改善巷道围岩应力状态和巷道围岩力学性能方面入手,提出了一套完整的支护方案(拆除原支护→人工扩刷断面→注浆→锚杆支护→喷浆)。通过数值模拟比较不同锚杆支护方案支护效果,并考虑经济效益因素,确定了方案2为最终支护方案。现场观测实施该支护方案,其围岩变形量如下:顶板下沉量控制在65mm以内,底鼓量控制在100mm以内,巷道两帮移近量控制在95mm以内。观测结果表明该支护方案能较好地加固失稳的轨道大巷。(3)对于轨道大巷新掘段,提出了工作面末采让压技术,并分析了不同推进速度对巷道围岩应力和巷道围岩变形影响,最终确定推进速度为8m/d。通过对比分析巷道布置在煤层顶板上方5m和煤层底板下方5m两种方案的围岩应力环境和围岩变形量,可知将巷道布置在底板下方5m的位置能让轨道大巷处于更优的围岩应力环境,更利于巷道围岩控制。(4)根据穿层巷道每段的围岩条件和巷道变形量大小选择不同的有针对性的支护方案,支护参数改变后,提高支护质量的同时降低了支护密度,锚杆数与锚索数分别降低了4.2%和50%,减小了钻孔工作量。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD355
【图文】：

破坏情况,巷道

采至关重要[1-4]。随着井下采深逐年递增，巷道所受地应力也急剧增加。部分在浅埋深低应力条件下表现为脆性的岩体，在高地应力的作用下转为塑形明显的软岩。当巷道开掘形成后，往往出现塑形流动挤压变形[5]。井下开采采掘接替紧张，巷道掘成后往往受多次邻近工作面采动影响，原有的支护系统易失去效果，导致大范围的冒顶、偏帮和底鼓现象出现。如果治理方法不当，尽管花费了大量财力和物力，效果仍然不佳，有的巷道修复后，变形反而越来越剧烈，导致巷道围岩松散破碎范围继续增大，支护越来越困难，严重影响了矿井的正常生产运输，给煤矿的安全生产带来了隐患[6]。端氏煤矿是两翼开采方式，工作面推进引起轨道大巷围岩应力状态发生改变：使处于煤层上方 5m 岩层中的轨道大巷出现较为严重的破坏，破坏情况如图 1-1 所示。受采动影响，煤巷经常破坏产生较大的变形，有些变形量达到影响正常的生产活动进行，本文研究的轨道大巷服务时限较长，其受两翼工作面开采影响严重，为了维护好大巷，必须研究其破坏的机理，并提供合理的围岩加固技术。这可保证本巷道在服务年限期间的正常使用、降低煤炭开采成本的同时，还可以为其他相似工程背景的巷道支护提供借鉴与参考的价值。

围岩,注浆加固,承载圈,关键层

1 绪论预紧螺栓长度系数、有效压区、预紧应力扩散系数、有效压区的框架和网格支承刚度等新概念。注浆加固的目的是提高破碎围岩的强度与整体性, 改善其力学性能, 提高破掘过程中的稳定性, 控制围岩变形与破坏, 避免和减少破碎围岩造成的冒注浆加固方法分类如图 1 所示。预注浆在工作面掘进前实施, 适用于围岩一掘进就会引起冒顶、片帮的条件;后注浆分为掘后注浆与滞后注浆。掘后掘出就进行注浆；滞后注浆指巷道掘出一定时间后再注浆。

【参考文献】