沿空留巷圍巖結構運動穩(wěn)定機理與控制研究.pdf

1、本文在前人研究的基礎上，綜合運用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗等方法，從上覆巖層活動規(guī)律著手，建立了沿空留巷關鍵塊結構穩(wěn)定力學模型，分析了直接頂和實煤體幫的穩(wěn)定性，揭示了沿空留巷圍巖結構運動穩(wěn)定機理，開發(fā)了沿空留巷圍巖穩(wěn)定的大變形控制技術。主要研究成果為：
　?。?）通過對綜采工作面基本頂破斷規(guī)律和高水材料巷旁充填體承載特性分析，提出了沿空留巷基本頂首先在實煤體側破斷、在充填體側（采空區(qū)側）二次破斷的觀點，詳細分析了基本頂2次破斷的

2、形成機制和運動特征，為確定沿空留巷巷旁支護阻力提供了依據(jù)。
　　（2）根據(jù)沿空留巷上覆巖層活動具有明顯的三個階段的運動特點，將沿空留巷圍巖變形分成三個階段，即一次采動影響階段、留巷穩(wěn)定階段和二次回采超前影響階段。通過建立關鍵塊結構穩(wěn)定力學模型，揭示沿空留巷關鍵塊結構運動穩(wěn)定機理，得到了巷旁充填體的支護阻力計算式。結果表明：一次采動影響階段巷旁支護阻力最大，是留巷最為困難階段。
　?。?）在基本頂給定變形條件下，建立了沿空留巷

3、頂板下沉量和實煤體幫穩(wěn)定性力學模型，得到了頂板下沉量和實煤體幫支護阻力計算式。分析頂板下沉量和實煤體幫穩(wěn)定性與巷內支護阻力、巷旁支護阻力、實煤體支護阻力、煤體強度、錨桿長度、工作面采高等因素的關系，得到了影響其穩(wěn)定性的主要影響因素，為確定大變形沿空留巷巷內支護提供了依據(jù)。
　　（4）通過分析沿空留巷圍巖應力、圍巖變形和塑性區(qū)分布規(guī)律，得到了沿空留巷圍巖大變形機理：峰值應力不斷向深部轉移的過程中，淺部圍巖表現(xiàn)為沿卸荷方向的強烈擴容變

4、形，深部圍巖表現(xiàn)為延性體積膨脹，其變形實質是沿空留巷圍巖受到多次加卸載作用，引起主應力差增大而導致圍巖破壞所致。基本頂?shù)幕剞D、下沉和破斷是引起沿空留巷大變形的根本原因，其控制的關鍵是提高巷道圍巖完整性和自身強度，阻止裂隙發(fā)展，適應圍巖大變形，控制的關鍵部位是充填區(qū)域上方的頂板。基于此，提出了沿空留巷圍巖控制技術。
　?。?）分析了巷旁充填體在三個階段的受力特點和變形特征，得到了巷旁充填體的作用機理，研究得到了高水材料合理的巷旁支護