晟聚矿复杂断层构造区域内回采巷道支护技术研究

发布时间：2020-06-18 08:05

【摘要】：在井工开采过程中,断层构造区域内回采巷道的围岩控制问题是煤炭安全开采面临的安全问题之一。在断层构造应力的影响下,巷道围岩的力学状态差异较大,巷道围岩体的的矿压显现复杂严重,严重制约着矿山的安全高效开采。本文以晟聚矿28101工作面副巷为研究对象,通过现场调研、理论分析、数值模拟分析、工业试验等研究手段,探究在断层构造区域内回采巷道受力变形特征及围岩破坏机理,并提出围岩控制对策。本文所取得的研究成果如下:(1)通过现场调研分析和数值模拟分析对断层构造应力下巷道围岩变形破坏特征进行研究,分析得出,当巷道掘进至断层构造区域时,巷道围岩应力环境变化剧烈,巷道矿压显现严重,断层前后的围岩应力环境呈现明显差异性,进而导致巷道围岩变形量在断层附近发生“突变”,即巷道两帮围岩在断层前后出现变形量峰值,呈现“双峰”特点;(2)通过运用矿山岩体力学、弹塑性力学理论对断层构造的结构受力状态及断层构造条件下巷道顶板围岩的破坏特征进行力学解析,并揭示断层构造区域内巷道围岩破坏机理及失稳影响因素。分析得出,断层形成过程中,水平主应力发生变化造成岩体滑动,滑动停止后,断层稳定并形成新的应力状态,此时断层构造附近形成典型的非均匀应力场,巷道围岩在断层构造影响下破碎不连续,而巷道围岩塑性区破坏范围与断层倾角、巷道埋深、巷道尺寸等呈正比例关系,而与岩层内聚力、内摩擦角、支护阻力等呈反比例关系,在此基础上通过理论分析确定断层构造区域巷道失稳隐患影响范围,即断层构造区域内重点加强支护范围;(3)在以上研究基础之上,针对断层构造区域内非均匀应力场受力破坏特征,提出了锚杆+菱形金属网+锚索主动支护结构并配合单体液压支柱、∏型钢梁的联合支护措施;(4)通过工业试验反馈支护效果表明,巷道围岩顶板稳定性显著增强,巷道围岩的变形较为均衡,围岩变形量控制在260mm左右,达到了巷道围岩控制的预期要求。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD353
【图文】：

落柱边界预计延伸到停采线内 10m 左右。28101 工作面停采线附近沟谷为季节性沟谷雨季有短暂流水通过、无低洼积水，盖山厚度 148～242m，平均 195m，导水裂隙高度约 49.1m，不会导通地表水，但回采后易形成地表塌陷裂缝，加强观测及时治理后，揭露地表水的可能较小对回采影响较小；8 号煤顶板直接含水层为 L1、K2 灰岩，据井田勘探报告太原组富水性若为弱含水层，在掘进期间顶板有淋水现象，随上侧高处 28105 回采阻断了太原组水的联系，预计 28101 顶板水较小、对生产有一定影响，预计最大涌水量30m3/h。本区奥灰水位标高 812.95m，28105 工作面最低开采标高在 846m，不带压。2.1.4 巷道布置和工作面基本参数工作面由 28101 正巷、28101 副巷、切眼构成，均沿 8 号煤层顶板布置，两顺槽平行布置。工作面采用 ZZ5200/19.5/42 型支撑掩护式液压支架支护顶板，采空区顶板采用全部垮落法管理。工作面布置如图 2.1，表 2.3 所示。

析回采工作面过多断层构造区域时巷道围岩的受力破坏特征。模型长 150m，宽64m，高64m，计算时限制水平和底面移动，采用大变形应变进行精细化模拟，数值模拟模型如图2.2 所示，巷道位置如图2.3 所示。图2.2 多断层数值模型图图 2.3 巷道模型位置图本次模拟对巷道进行一次开挖，以此来分析巷道通过多断层时在构造应力和工程

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本文编号：2718953