迎采工作面沿空掘巷围岩能量-应力全周期演化规律
陈定超1
王襄禹1
柏建彪2
李梦龙1
卢建飞3
张飞腾1
孙世奇1
赵祥岍1
于洋4
1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 2211162.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏 徐州 2211163.中南大学资源与安全工程学院,湖南 长沙 4100124.徐州工程学院土木工程学院,江苏 徐州 221111
摘要：迎采动工作面沿空掘巷经历上工作面侧向基本顶断裂、回转、下沉全过程的全周期动压影响,巷道变形量大、维护困难.本文以温庄煤矿 15105工作面为工程背景,提出在原有 25m煤柱迎采动面掘巷的基础上,沿上工作面非稳定采空区后方改变巷道掘进轨迹,将区段煤柱宽度减小至 6m,进行沿空掘巷.为了证明方案的可行性,采用FLAC3D建立数值模型,模拟了原方案与优化方案 2种情况下的巷道围岩能量-应力全周期(迎 15103采动工作面掘进、非稳定采空区侧巷道掘进、15105工作面回采)演化规律.模拟结果显示:①迎 15103采动工作面掘进期间,应力和能量主要集中在区段煤柱的采空区侧.②非稳定采空区侧巷道掘进期间,与原方案相比,优化方案使 6m煤柱内部能量和应力转移至工作面煤体侧.③15105工作面回采期间,采取原方案时,能量和应力均向 25m煤柱回采侧集中,应力峰值达到 31.2 MPa,最大能量为 192.4 kJ/m3;采取优化方案时,能量和应力均向工作面实体煤侧转移,6 m煤柱具备一定承载能力,并且整个过程中应力集中程度低、能量无明显聚集,回采期间 6m煤柱内部应力峰值仅 8.1 MPa,最大能量为 126.7 kJ/m3.在此基础上,确定了优化方案的可靠性,并结合数值模拟结果和现场地质条件,提出将巷道分成 4个区段:迎采对掘段、临空掘巷段、渐变煤柱段和沿空掘巷段,建立了巷道围岩分区控制体系,设计了锚杆、索支护参数.最终成功开展了工业性试验,现场监测结果显示各区段巷道整体控制效果良好.
关键词：迎采掘进沿空掘巷煤柱双屈服模型应变软化模型
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC2907600)国家自然科学基金(52174132)
论文发表日期：2025-04-30
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：14( 162-175 )
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