淺埋煤層群覆巖裂隙帶發(fā)育規(guī)律及圍巖控制技術(shù)研究.pdf

1、高家梁煤礦目前主采2-2上、2-2中煤層。煤層群開采后，覆巖會形成較大范圍的裂隙帶，如果裂隙帶與地表水貫通，易造成地表水的流失，破壞生態(tài)環(huán)境，由于兩層煤的間隔層較薄，下層煤開采對導(dǎo)水裂隙帶影響極大；下煤層巷道，受采空區(qū)及煤柱影響，支護困難，變形較大。本文以高家梁煤礦淺埋煤層群開采條件為背景，采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方法，研究淺埋煤層群開采覆巖裂隙帶發(fā)育規(guī)律，并對巷道支護參數(shù)進行設(shè)計，獲得的主要結(jié)論如下：
　　（1）

2、由數(shù)值模擬結(jié)果可知，20107和20307面回采后導(dǎo)水裂隙帶高度分別為33.5m，122m；通過現(xiàn)場探測測得20107和20307工作面回采后導(dǎo)水裂隙帶高度分別為32.50m和120.40m。煤層群開采時，上煤層覆巖受采動影響，產(chǎn)生“活化”現(xiàn)象，其過程可分為6個階段；建立了破斷覆巖二次“活化”結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，提出了煤層群開采裂隙帶發(fā)育高度判別方法，計算得到20107和20307工作面回采后導(dǎo)水裂隙帶高度分別為27.54m和129.67m。

3、綜合數(shù)值模擬、現(xiàn)場觀測、經(jīng)驗公式和理論計算的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)重采時經(jīng)驗公式的誤差很大，初采和重采時修正公式的誤差均較小，修正公式可以較為準(zhǔn)確地預(yù)計導(dǎo)水裂隙帶高度。
　?。?）建立了錨桿組合壓縮巖梁結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，推導(dǎo)出了可穩(wěn)定頂板壓縮巖梁厚度的計算公式；分析了巷道埋深、普氏拱兩幫擴展寬度、巖層加錨后單軸抗拉強度對可穩(wěn)定頂板壓縮巖梁厚度的影響；以可穩(wěn)定頂板壓縮巖梁厚度的計算公式為基礎(chǔ)，計算得出錨索長度大于2.99m，并對錨索長度進行了校核。

4、
　?。?）對淺埋煤層群底煤層巷道圍巖應(yīng)力進行了數(shù)值模擬，通過對實體煤下方巷道與采空區(qū)下方巷道圍巖應(yīng)力的對比分析發(fā)現(xiàn)：在采空區(qū)下方掘進巷道時，巷道兩幫的垂直應(yīng)力集中區(qū)域向底板轉(zhuǎn)移，垂直應(yīng)力峰值明顯增大；巷道頂板的水平應(yīng)力集中現(xiàn)象減弱，巷道底板的水平應(yīng)力集中現(xiàn)象則顯著增強；巷道兩幫的最大主應(yīng)力集中現(xiàn)象減弱，巷道底板的最大主應(yīng)力集中現(xiàn)象則顯著增強。以上結(jié)論說明，受上煤層工作面回采卸壓影響，采空區(qū)下方巷道圍巖應(yīng)力集中現(xiàn)象逐漸由頂板向底板