大埋深强矿压扰动下窄煤柱支护加固机理及应用研究
李昂1
吕璐娜1
周永根2
于振子3
王满3
冯峰4
韩泰然3
程迅1
1.西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安 7100542.神华新街能源有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯 0172003.中国平煤神马集团炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室,河南平顶山 467099;平顶山天安煤业股份有限公司煤炭开采利用研究院,河南平顶山 4670004.平顶山天安煤业股份有限公司五矿,河南平顶山 467000
摘要：针对大埋深高地应力环境中三软煤层沿空巷道围岩变形及破坏问题,采用理论分析、室内相似模拟试验与现场试验相结合的方法,深入研究了窄煤柱及实体煤的力学响应和围岩变形规律,并提出符合实际工况的加固支护方案.通过构建窄煤柱沿空巷道帮部力学模型,推导巷帮应力与位移的解析解,结合工况分析得出窄煤柱帮稳定性受支护阻力及顶板下沉影响显著;自主研制用于相似模拟试验的巷道锚网索支护预制模型,基于优化支护方案开展模拟试验,结合数字图像技术解析围岩位移及变形演化特征,并通过现场监测验证了优化方案的可靠性.研究表明:窄煤柱帮的稳定性显著受支护阻力和顶板下沉的控制,计算得到窄煤柱靠近巷道一侧及实体煤帮的塑性区宽度分别为2.11和0.60 m,最大位移量分别为1.00和0.62 m;原2.6 m锚杆支护方案无法有效加固窄煤柱.窄煤柱帮的变形随支护阻力变化明显,与支护阻力呈反比关系,适当提高支护阻力可显著抑制变形.现场监测显示,优化支护方案后,煤柱帮与实体煤帮的最大收敛量分别为0.81和0.38 m,顶板最大下沉量为0.70 m,补强锚索与巷道中心木点柱对两帮及顶板起到稳定作用,有效控制了围岩变形.掘进初期锚索受力逐步增加,受采掘多重应力扰动后,锚索工作载荷快速增长,但最大轴力低于其极限破断载荷,表明支护系统具备安全冗余.
关键词：大埋深多重扰动窄煤柱加固沿空巷道支护相似模拟工程应用
分类号：TD322(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51874229)陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2020JZ-52)
论文发表日期：2025-03-30
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：17( 355-371 )
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