特厚煤層巷道頂板冒頂機理與控制技術(shù)研究.pdf

1、巷道冒頂控制問題一直以來是巷道支護領(lǐng)域的研究熱點和難點，冒頂事故具有較高的隱蔽性、突發(fā)性和高度危險性，給人們帶來了巨大的精神壓力、心理恐懼和財產(chǎn)損失。巷道頂板的塑性破壞是產(chǎn)生冒頂?shù)闹匾颍沂净夭上锏烂绊敊C理必須掌握巷道圍巖的塑性區(qū)分布規(guī)律，由于回采巷道圍巖所處的應(yīng)力場環(huán)境特征一般是非均勻的，這種環(huán)境下的圍巖塑性破壞形態(tài)勢必出現(xiàn)不同于均勻應(yīng)力場的形態(tài)特征。因此，研究非均勻應(yīng)力場條件下巷道冒頂機理，尋求解決巷道冒頂問題的實用理論和方法是

2、煤礦開采中亟待解決的關(guān)鍵問題之一。采用理論分析的方法推導(dǎo)出不均勻應(yīng)力場下圍巖的塑性區(qū)分布的理論公式，并分析不均勻應(yīng)力場下巷道圍巖的塑性區(qū)的影響因素，得出巷道的埋藏深度、巷道的開挖半徑、巷道的側(cè)壓系數(shù)以及圍巖的內(nèi)聚力和內(nèi)摩察角等因素對巷道圍巖塑性區(qū)的深度有影響，并且揭示了回采巷道冒頂機理，頂板含有軟弱巖層且塑性區(qū)穿透下位堅硬巖層在該軟弱巖層重新形成，伴有巨大的膨脹壓力和強烈變形，這種圍巖的變形破壞在現(xiàn)有技術(shù)條件幾乎是給定的，使下位堅硬巖層

3、受到持續(xù)、巨大的“擠壓”載荷，致使其發(fā)生斷裂破壞，當(dāng)這種軟弱巖層區(qū)域的塑性區(qū)形成產(chǎn)生的變形達到一定的程度后，其下位堅硬巖層則徹底失穩(wěn)垮落，如果此時支護不再能承擔(dān)頂板破壞巖石的重量，巷道便發(fā)生冒頂。因此，在大變形回采巷道受到不均勻應(yīng)力的影響下圍巖的塑性破壞及其產(chǎn)生的變形在現(xiàn)有支護條件下幾乎是給定的，應(yīng)釆用能夠適應(yīng)圍巖大變形、可持續(xù)提供較高工作阻力、具有足夠錨固范圍的支護材料，遏制塑性區(qū)圍巖的惡性擴展，保證塑性區(qū)圍巖的穩(wěn)定，進而消除冒頂隱患

4、，形成了以接長錨桿為主的支護手段。
　　本文以陳家溝煤礦8512工作面為工程實例，采用flac3D數(shù)值模擬軟件，模擬了回采巷道在掘進期間、距離回采工作面10m，距離回采工作面0m等情況下，塑性破壞區(qū)分布、垂直和水平應(yīng)力分布、豎直方向的位移分布、最大和最小主應(yīng)力分布，巷道和工作面周邊圍巖體塑性區(qū)的破壞分布等云圖，以了解大變形回采巷道圍巖節(jié)理裂隙的發(fā)育和擴展情況，并以8512工作面為工程實例，布置觀測站監(jiān)測巷道在普通支護情況下和采用加