采空區(qū)及煤柱下不同位置巷道穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、在近距離煤層開采過程中，當(dāng)上層煤回采完畢及頂板垮落后，上層煤開采過程中所留設(shè)的煤柱會在煤層底板產(chǎn)生應(yīng)力集中，且底板的應(yīng)力分布規(guī)律發(fā)生變化，直接影響到下部煤層頂板的完整性。下層煤在開采過程中，回采巷道圍巖壓力大、頂板穩(wěn)定性差，導(dǎo)致巷道變形破壞嚴(yán)重，支護(hù)困難。因此，針對近距離煤層中下層煤的應(yīng)力分布規(guī)律、下層煤不同位置巷道的圍巖壓力、破壞特征及穩(wěn)定性控制的研究具有理論和應(yīng)用意義。
　　本文以嘉樂泉煤礦8＃、9＃近距離煤層開采為研究背景，

2、結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬及工程應(yīng)用等方法，對近距離煤層的礦壓分布規(guī)律、下層煤不同位置巷道的變形破壞特征和巷道圍巖穩(wěn)定性控制進(jìn)行研究，主要研究結(jié)論如下：
　?。?）利用滑移線場理論對上部煤層開采對其下部巖層所產(chǎn)生的擾動影響規(guī)律進(jìn)行了分析，得到上層煤開采對下部巖層的最大破壞深度計(jì)算方法。結(jié)合嘉樂泉煤礦實(shí)際地質(zhì)條件，計(jì)算、分析得出該礦采空區(qū)下不同深度巖層應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)果顯示：下層煤受上覆煤層開采擾動影響最大的是垂直應(yīng)力；煤柱及其兩側(cè)5m

3、范圍內(nèi)的下部巖層的垂直應(yīng)力大于原巖應(yīng)力，煤柱中心處為最大值，煤柱兩側(cè)5m以外的下部巖層垂直應(yīng)力小于原巖應(yīng)力。
　　（2）隨著煤柱下的巖層與上層煤柱間距的縮小，巖層的垂直應(yīng)力增大明顯，最大達(dá)到16MPa，是原巖應(yīng)力的2.56倍。巷道開挖后，圍巖水平應(yīng)力和剪切應(yīng)力變化較小，但垂直應(yīng)力明顯升高，增大1.4~1.7倍，巷道圍巖應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯；采空區(qū)下巷道圍巖最大垂直應(yīng)力為9MPa，煤柱下巷道圍巖最大垂直應(yīng)力達(dá)到25MPa。
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4、3）下層煤中位于采空區(qū)下方的巷道受上覆采空區(qū)卸壓影響，巷道兩幫和兩肩處所受圍巖壓力減緩，巷道圍巖剪切破壞范圍較小，巷道整體穩(wěn)定性較好。但位于煤柱下的下層煤巷道開挖后，受煤柱應(yīng)力集中影響，巷道圍巖剪切破壞范圍明顯增大，巷道變形破壞嚴(yán)重，尤其巷道兩肩圍巖剪切裂隙發(fā)育，頂板下沉量較大。
　?。?）在圍巖分布規(guī)律和巷道穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，對嘉樂泉煤礦煤柱下巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。工程應(yīng)用與監(jiān)測結(jié)果顯示，巷道頂?shù)装寮皟蓭妥冃瘟慷加忻黠@減小，