浅埋中厚煤层沿空留巷底板变形力学分析及底鼓控制技术
严超超1
张国恩1
常通2
王朋飞2
王天平1
吴昌泉1
1.国能神东煤炭乌兰木伦煤矿,内蒙古鄂尔多斯 0172052.太原理工大学 矿业工程学院,山西太原 030024
摘要：沿空留巷技术对提高煤炭采出率、改善巷道应力环境及保障矿井安全、高效有重要意义.为了解决浅埋煤层沿空留巷底鼓变形的问题,以乌兰木伦煤矿12407和12408综采工作面为工程背景,基于顶板载荷条带分割法引入等效载荷概念,建立沿空留巷底板等效载荷分布模型,进行沿空留巷底板力学分析并计算出巷道底板的最大底鼓量,采用FLAC3D数值计算方法分析沿空留巷底鼓变形主控因素,数值模拟结果显示:巷旁充填体与隔离煤柱的强度差异性导致巷道底板非对称变形,同时在超前高应力和高强度支护的复合作用下,底板成为围岩承载系统中的薄弱环节最终发生破坏,基于上述理论分析、数值模拟及现场工程实践提出浅埋煤层沿空留巷底鼓控制技术.结果表明:沿空留巷严重底鼓主要是由于工作面推进后超前段煤帮塑性区煤体和巷旁支护体处于高应力作用下,致使底板岩层发生高应力剪切破坏和拉伸破坏;通过优化支护方案,防止工作面推进后顶板无法及时垮落造成悬顶,可有效减小留巷底鼓变形,并提出了巷旁充填体迎山角浇筑设计,优化巷旁充填体参数与底板岩层强度匹配等沿空留巷底鼓防治措施,从减小高应力区应力集中、缓解巷道底板卸压变形和提高底板岩层强度3方面控制沿空留巷底鼓量.现场工程实践表明,上述方法对沿空留巷底鼓作用有良好改善,保障了沿空留巷安全,实现矿山无煤柱的安全经济开采.
关键词：沿空留巷底板变形顶板载荷条带分割法底鼓防控措施
分类号：TD323(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52274092)
论文发表日期：2024-10-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 11-20 )
英文信息