三软煤层动压条件下沿空掘巷围岩控制技术研究

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本文以龙口煤电有限公司梁家煤矿煤4六采区4600工作面下顺槽沿空掘巷为工程背景,运用理论分析、实验室试验、数值模拟、现场监测等方法研究了三软煤层动压条件下沿空掘巷围岩控制的问题。  论文根据煤4六采区的地质条件及矿井生产实际,运用理论分析的方法确定了4600工作面下顺槽沿空掘巷时巷道的具体位置一与下区段4602回采工作面采空区之间留5m小煤柱。同时,确定煤4六采区4600工作面下顺槽沿空掘巷的方式为:4600工作面下顺槽沿空掘巷采取巷道掘进滞后4602回采工作面80m(或略小于80m)的情况下追着4602回采工作面掘进,4602回采工作面到达停采线后,4600工作面下顺槽沿空掘巷时采取巷道相向对掘的方式直至贯通。  通过岩石单轴压缩试验确定巷道围岩为软岩,运用SEM电镜扫描和X射线衍射分析岩石的矿物结构成分得知在煤4围岩中存在伊利石、绿泥石、高岭石和I/S混层等黏土矿物。根据试验结果,从理论上分析了黏土矿物吸水膨胀导致软岩巷道变形的力学机制;根据动压巷道的成因,分析了动压巷道围岩次生应力分布特征和围岩破坏机理。  通过理论分析,对动压软岩沿空掘巷巷道采用高强度高预应力锚杆锚索联合支护的方式,并运用FLAC3D软件进行了模拟分析,分析得出高强度高预应力锚杆锚索联合支护能够有效的控制动压软岩巷道表面的位移量,能够减少巷道围岩塑性区的范围,比单纯的采用锚杆支护效果好的多。  根据前面的综合分析,将巷道断面设计为受力较好的直墙半圆拱,对巷道采取高预应力高强度锚杆锚索+网喷+W钢带支护的方式。同时,对巷道表面位移和围岩离层破坏情况进行了矿压监测,监测结果表明巷道顶板与两帮虽有一定的位移量但高预应力高强度锚杆锚索+网喷+W钢带支护的方式能有效控制住巷道变形,维持巷道的稳定。
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