倾斜厚煤层综放工作面过空巷覆岩演化特征与不同充填控制方法对比试验
刘雪峰1
张进鹏2
宣建军3
严红4
绪磊5
1.山东农业大学 水利土木工程学院,山东泰安 2710182.山东科技大学 资源学院,山东泰安 2710003.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏徐州 221116;山西忻州神达集团南岔煤业有限公司,山西忻州 0367024.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏徐州 2211165.山东能源鲁西矿业郭屯煤矿,山东菏泽 274700
摘要：倾斜厚煤层综合机械化放顶煤回采工作面过空巷由于倾角的存在相比于水平煤层的岩层运动和矿压显现更加频繁,片帮、冒顶和压架等难题更加突出.针对该难题,以南岔煤业1213-1综放工作面过空巷为工程背景,综合采用理论分析、力学计算、数值模拟和工业试验的方法,研究倾斜厚煤层综放工作面过空巷围岩破坏机理以及围岩应力和变形变化规律,并对比分析木垛支护和超高水材料充填2种方法的控制效果.结果表明:①通过支架载荷与基本顶来压作用、工作面与空巷不同位置处基本顶弯矩2组综放工作面过空巷力学模型以及倾斜厚煤层综放工作面1213-1过空巷三维数值计算模型,揭示了围岩破坏主要影响因素为工作面和空巷间的煤柱宽度和空巷的倾角,工作面倾斜方向的不同位置随工作面回采,垂直应力变化程度变大,并且距离空巷越远,采动条件下空巷附近的垂直应力变化程度越低,而当回采综放工作面距离空巷较近时,垂直应力变化程度越剧烈,易产生应力集中现象导致围岩发生大变形;②基于FLAC3D数值软件得出超高水材料充填空巷后,有效提高了空巷围岩整体强度,降低了空巷区域应力集中,且大幅减少了空巷顶板变形量;木垛支护空巷效果不明显,垂直应力和变形量与空巷无支护时整体差别较小;③工业现场试验对比可知,木垛支护方案支护效果差,巷道变形严重,且局部倾角大的区域木垛倾倒,顶板岩煤体漏顶;超高水材料充填方案可较密实地支撑顶板,增强了空巷围岩承载能力,有效控制了围岩变形,能够保障综放工作面过空巷的安全稳定性.
关键词：倾斜厚煤层综放工作面过空巷围岩控制数值模拟
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52304145)山东省自然科学基金资助项目(ZR2021QE233)
论文发表日期：2025-06-30
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：15( 28-42 )
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