深井綜采采場沿空留巷圍巖變形機理及支護系統(tǒng)研究.pdf

1、本文以兗礦集團重大科研項目為依托，采用理論分析、數(shù)值模擬、相似材料模擬、現(xiàn)場工程實踐與現(xiàn)場礦壓觀測的綜合方法研究了、旨在解決安全生產(chǎn)問題的深井綜采采場沿空留巷圍巖變形機理及支護技術(shù)。
　　應(yīng)用采場傳遞巖梁礦壓理論對沿空留巷礦壓問題進行了理論研究，研究認(rèn)為沿空留巷支護系統(tǒng)只能對內(nèi)應(yīng)力場范圍內(nèi)的應(yīng)力進行有效支護；對于覆巖（基本頂及以上巖層）結(jié)構(gòu)動態(tài)作用下的圍巖不能有效控制其變形。巷旁支護要進行讓壓支護設(shè)計，要讓覆巖運動形成的支承壓力得

2、到一定釋放后，支護系統(tǒng)才能充分發(fā)揮支護作用。
　　相似材料模擬試驗表明，在進行巷旁充填支護施工時，應(yīng)盡量提高巷旁充填體與直接頂?shù)慕佑|面積和相互作用力度，提高巷旁支護的主動性；同時，對巷道圍巖不同部位要采取不同的支護方式，并且加固巷道幫角。數(shù)值模擬顯示，隨著采場推進而運動變化的采空采場覆巖空間結(jié)構(gòu)運動對工作面后方的沿空留巷圍巖應(yīng)力具有明顯的影響，在進行沿空留巷支護設(shè)計時應(yīng)加強采場后方巷道的加固支護。由鉆孔應(yīng)力反演的采場覆巖空間結(jié)構(gòu)運

3、動造成的動態(tài)應(yīng)力分布來看，工作面前后一定范圍內(nèi)是沿空留巷的重點支護時期。
　　煤層上覆巖層的兩種基本垮落形式：主動垮落和被動垮落；不同邊界上覆巖層垮落形式不同，兩種跨落形式相互交替，形成循環(huán)跨落。結(jié)合濟二煤礦實際情況，建立了沿空留巷巷旁充填圍巖結(jié)構(gòu)力學(xué)模型；根據(jù)充填墻上方最大需控巖層范圍和采場支承壓力分別計算了巷旁支護阻力。
　　利用正交試驗理論和方法，開發(fā)研制了高強、泵送快凝型墻體充填材料，沿空留巷混凝土充填墻強度達到 C

4、30，強度保證率95％；混凝土坍落度12~18cm，滿足泵送要求；混凝土初凝時間4h，24h強度達到8MPa以上，施工速度適應(yīng)綜采工作面推進速度。
　　設(shè)計了“錨網(wǎng)索+混凝土充填墻”的沿空留巷聯(lián)合支護方式，并設(shè)計了運輸順槽沿空留巷支護、端頭支架架后支護、運順補強支護等特殊支護方式。
　　研制出了與綜采相適應(yīng)的、沿空留巷充填墻有關(guān)的液壓拖移式支撐充填模具及液壓拖移式掩體支架。提出了沿空留巷預(yù)支護方案：錨桿布置在充填墻上方，錨索