大倾角极近距离煤层群重复采动巷道围岩破坏规律与控制方法
贾后省1
张志明2
刘少伟1
彭博3
于辉4
邵帅钦3
王艺博2
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南 焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 4540032.河南理工大学能源科学与工程学院,河南 焦作 4540033.四川川煤华荣能源有限责任公司,四川 成都 6100914.山东理工大学资源与环境工程学院,山东 淄博 255000
摘要：大倾角极近距离煤层群开采过程中,巷道受多重采动影响,支护维护困难.针对此类问题,以代池坝煤矿大倾角极近距离煤层群重复采动巷道 31233运输巷为工程背景,主要采用数值模拟和现场试验研究方法,研究了巷道围岩应力环境演化特征及其作用下巷道围岩破坏规律,设计了有利于围岩塑性破坏分布收敛的非对称屋顶断面,提出了基于巷道围岩塑性区分布规律的非均匀锚杆(索)支护设计方法.研究结果表明:大倾角极近距离煤层群重复采动影响条件下,巷道周边双向主应力差值较大且方向偏转,导致巷道围岩周边破坏呈现非均匀、局部湮灭、最大破坏深度偏转等蝶形特征,巷道内错位置和断面形状决定了巷道破坏形态和范围,内错距直接影响了其围岩塑性区分布与扩展的程度,而坚硬岩层的存在造成塑性区局部湮灭.当巷道内错距离大于 17m时,巷道周边应力趋于稳定,其围岩塑性区大小与形态无明显变化,内错位置大于该距离时,对巷道的围岩稳定性最有利.巷道断面的单边跨度尺寸决定了其所在侧的塑性破坏深度,当巷道断面为非对称屋顶断面时,围岩塑性分布收敛程度显著.巷道断面设计时,巷道最长边应位于坚硬岩层侧且尽量避开最大破坏深度方向,以便充分利用坚硬岩层塑性区湮灭特性,避免巷道围岩塑性区蝶叶过度扩展.因此,可充分利用大倾角非对称屋顶形巷道断面的几何特征,基于巷道围岩塑性区分布规律与合理锚固层位分布特征,进行非均匀锚杆(索)支护设计,有效保障锚杆(索)支护力的发挥的同时,保障巷道围岩的整体稳定.同时,在 31233运输巷进行了试验,布设了巷道顶板深部位移与锚索支护力监测站,监测期间顶板变形量在100 mm以内,锚索支护力发挥稳定,围岩整体控制效果较好.
关键词：大倾角极近距离煤层群重复采动回采巷道支护
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52474095)河南省优秀青年科学基金项目(252300421107)山东省自然科学青年基金资助项目(ZR2020QE118)
论文发表日期：2025-02-28
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：13( 68-80 )
英文信息