倾斜中厚煤层错层位外错式巷道布置及相邻巷道联合支护技术

作     者：王志强 郭磊 苏泽华 王树帅 沈聪 WANG Zhiqiang;GUO Lei;SU Zehua;WANG Shushuai;SHEN Cong

作者机构：中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭安全开采与地质保障国家级实验教学示范中心北京100083 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2020年第45卷第2期

页      面：542-555页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金资助项目(51404270) 国家自然科学基金面上资助项目(51774289) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2011QZ06) 

主　　题：沿空掘巷 窄煤柱 错层位 外错式 相邻区段巷道 联合支护 

摘      要：基于倾斜中厚煤层沿空掘巷与支护技术展开研究。首先通过构建力学模型,依据基本顶最大弯矩确定基本顶的断裂位置及断裂形式,计算得在距离煤柱帮17.57 m处基本顶达到弯矩最大值23.02 MN·m,并进一步确定断裂线位于实体煤上方;结合内外应力场理论,确定在当前覆岩力学环境下内应力场范围为15.89 m;综合考虑煤柱的空间关系,分析巷道围岩煤柱尺寸,确定窄煤柱水平错距为7.37 m,竖直错距为2.40 m;综合以上分析确定区段煤柱留设尺寸范围为7~12 m,通过FLAC3D数值模拟软件对不同煤柱尺寸的应力场、塑性区分布进行计算分析,对掘进和回采两个阶段下不同煤柱尺寸条件下稳定性进行研究和验证,最终确定窄煤柱的合理宽度为8 m。然后根据倾斜中厚煤层错层位外错式巷道布置形式所具有的立体化空间形式,提出错层位外错式区段间相邻巷道联合支护技术并对其技术特点进行理论分析;基于围岩松动圈支护理论,通过计算确定区段间相邻巷道联合支护参数并利用FLAC3D数值模拟软件对区段间相邻巷道联合支护方案和矿方原支护方案进行模拟,分别从支护应力场、塑性区分布和围岩相对变形率3方面对掘巷和回采阶段下两支护方案的效果进行验证,最终结果表明区段间相邻巷道联合支护方案相对于矿方原始支护方案,更有利于巷道围岩的变形控制。