大断面回采巷道非均匀变形破坏与控制对策下载

weixin_39821228 2020-10-02 07:30:32

受特殊围岩结构和复杂采动应力场影响,大断面回采巷道在采掘过程中呈现出非线性力学特征,导致其变形和破坏均呈现出显著非均匀特征,即巷道变形破坏从关键部位开始逐渐扩展,最终导致整个巷道非均匀变形失稳。根据巷道围岩非均匀变形破坏特征,研究其内在力学机制,提出有效的围岩控制对策和支护方案,并进行现场应用,取得了显著工程效果。
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受特殊围岩结构和复杂采动应力场影响,大断面回采巷道在采掘过程中呈现出非线性力学特征,导致其变形和破坏均呈现出显著非均匀特征,即巷道变形破坏从关键部位开始逐渐扩展,最终导致整个巷道非均匀变形失稳。根据巷道围岩非均匀变形破坏特征,研究其内在力学机制,提出有效的围岩控制对策和支护方案,并进行现场应用,取得了显著工程效果。

针对综放窄煤柱沿空巷道围岩变形破坏问题,以王家岭煤矿211工作面运输巷道为工程背景,现场调研大断面窄煤柱沿空巷道围岩变形破坏特征,分析得出试验巷道变形破坏是强烈采动影响、软弱煤体特性、大断面巷道三方面综合作用的结果,据此提出了相应的控制对策和支护方案,并进行了现场工业试验。

为解决厚煤层大断面回采巷道围岩控制方式和岩性不匹配而造成的巷道频繁失稳,确保回采巷道设备、管线的安全通行与敷设,以庞庞塔矿为工程背景,通过数值计算分析工作面正、副巷各自支护方案下巷道围岩受力、变形与损伤特征以及锚杆(索)受力状态,发现以锚杆为基本支护可有效控制浅部围岩变形破坏;施加顶板锚索后能大幅缩小巷道顶角剪切损伤范围、增大顶板无破坏区面积。分析了支护方式提升围岩稳定性的机理,为合理优化支护参数、提高支护强度、有效控制围岩提供参考。

以倾斜大断面煤层巷道围岩破坏特征现场观测信息为基础,对其变形破坏关键部位进行研究,得出巷道变形破坏的关键部位为巷道断面与岩层倾斜方向的钝角部位和巷道的底角。在此基础上,提出了倾斜大断面煤层巷道围岩关键部位非对称耦合控制对策,并对巷道非对称耦合支护效果进行了数值模拟研究。结果表明:采用该控制对策可以有效实现支护体与围岩之间的协调变形,保证巷道围岩的稳定。

为解决双巷布置形式回采巷道将经受多次采动影响进而诱发围岩碎裂变形失稳的难题,以东梁煤业3101工作面辅助运输巷为工程背景,综合运用现场实测、钻孔窥视、数值模拟及工程实践等多种研究方法对试验巷道围岩变形破坏机理与控制技术进行了系统研究。研究表明:多次采动影响及围岩控制方案缺乏针对性是造成巷道围岩破坏的直接诱因。因此,提出以“三高”支护理念(高强全断面锚网+高强加长锚杆+高预应力强力锚索)为基础的围岩强化控制对策,并经现场工程实践验证可行,确保了强采动巷道围岩在采掘全过程中的安全稳定性。

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