大傾角特厚復(fù)合頂板巷道變形破壞特征與穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、隨著煤礦開(kāi)采強(qiáng)度的不斷增大，使得賦存條件較好的煤層儲(chǔ)量越來(lái)越少，從而使大傾角煤層以及特厚復(fù)合頂板等復(fù)雜地質(zhì)條件的煤層開(kāi)采難題日趨被人們關(guān)注。我國(guó)大傾角煤層煤炭?jī)?chǔ)量約占全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量的15％～20％左右，儲(chǔ)量較大，且煤質(zhì)較好，具有很高的開(kāi)采價(jià)值。因此針對(duì)大傾角煤層開(kāi)采中巷道穩(wěn)定性控制研究意義重大。本文結(jié)合永寧煤礦4＃煤層4105工作面回風(fēng)巷道，通過(guò)理論研究、相似模擬、數(shù)值模擬、工程監(jiān)測(cè)等手段進(jìn)行了以下研究:
　　(1)通過(guò)理論研究得出

2、大傾角特厚復(fù)合頂板巷道變形破壞的原因:大傾角煤層由于其圍巖結(jié)構(gòu)與巖性的非對(duì)稱性，導(dǎo)致巷道的非對(duì)稱變形破壞，尤其是大傾角特厚復(fù)合頂板巷道，巷道項(xiàng)板各巖層厚度較小，強(qiáng)度較低，層理、節(jié)理和裂隙發(fā)育，各巖層間黏結(jié)力較弱甚至無(wú)黏結(jié)力，且巷道頂板軟弱巖層厚度通常大于8m，超過(guò)錨索錨固范圍，這就使得巷道頂板易離層冒落，形成非對(duì)稱變形破壞。
　　(2)通過(guò)相似模擬試驗(yàn)對(duì)大傾角特厚復(fù)合頂板巷道不同斷面形狀、不同支護(hù)方式進(jìn)行研究，得出巷道變形破壞的基

3、本特征:對(duì)稱支護(hù)方式下直角梯形斷面巷道易出現(xiàn)應(yīng)力集中，呈現(xiàn)出明顯的非對(duì)稱變形破壞，巷道左幫、左頂角以及頂板左、中部應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，是破壞較嚴(yán)重的區(qū)域;在采用直墻圓弧拱形斷面巷道并進(jìn)行非對(duì)稱支護(hù)后，巷道圍巖應(yīng)力分布趨于均勻化，應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯減少，與對(duì)稱支護(hù)方式下直角梯形斷面巷道相比，優(yōu)化方案在控制兩幫移近量、頂板下沉等方面都有了較明顯改善，其中巷道兩幫移近量減小了40.9％，頂板下沉量減小了68％，斷面收縮率減小了43.3％，巷道的穩(wěn)

4、定性有了較明顯提升。
　　(3)采用數(shù)值模擬軟件對(duì)不同斷面形狀、不同支護(hù)方式進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)對(duì)稱支護(hù)方式下不同斷面形狀巷道和不同支護(hù)方式下直墻圓弧拱形巷道屈服破壞范圍、垂直應(yīng)力分布、水平應(yīng)力分布、垂直位移分布、水平位移分布等進(jìn)行模擬分析。得出在相同支護(hù)方式下，直墻圓弧拱形斷面比直角梯形斷面巷道屈服破壞范圍更小，應(yīng)力及位移分布更加均衡，非對(duì)稱性明顯減弱;直墻圓弧拱形巷道在采取非對(duì)稱支護(hù)方式后，巷道的應(yīng)力分布和位移分布進(jìn)一步趨于均勻，