倾斜厚层坚硬顶板条件下沿空留巷关键技术研究

作     者：张玉群 

作者单位：湖南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱永建;彭小跃

授予年度：2021年

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

主      题：倾斜厚层坚硬顶板 切顶卸压 巷旁支护 正交实验法 钢纤维 预制混凝土砌块 

摘      要：针对四川达竹煤电集团柏林煤矿-2446（k26）综采工作面沿空留巷技术难题,采用理论分析、数值模拟、实验室试验、现场监测等手段,揭示了倾斜厚层坚硬顶板采场覆岩运移规律,提出了巷内围岩支护方案,优化了切顶卸压关键参数,设计了合理的巷旁支护,形成了以巷内支护、切顶卸压、巷旁支护为核心的倾斜厚层坚硬顶板沿空留巷关键技术体系。本文主要研究成果如下:（1）分析了倾斜厚层坚硬顶板采场覆岩运移规律,提出沿空留巷四阶段和四区域围岩控制要点。根据采场覆岩运移规律,确定“前期让压,后期抗压的巷旁支护体设计原则,并建立“软-硬组合巷旁结构力学模型,求解得出巷旁支护阻力。（2）根据沿空留巷围岩控制要点,确定巷内围岩控制原则,设计了巷内基本支护方案和巷内加强支护方案。通过数值模拟对比分析巷内基本支护方案的围岩应力特征和围岩位移特征,确定了最佳巷内基本支护方案。（3）为了保证采空区侧顶板充分冒落,采用双向聚能张拉预裂爆破技术对采空区侧顶板进行超前预裂。通过理论计算得到切顶卸压关键参数理论范围值,然后采用数值模拟确定切顶卸压关键参数最优值。（4）确定了巷旁支护体材料和预制混凝土砌块的尺寸,设计了巷旁支护体的布置方式和“L型护墙钢筋网。通过正交实验法研究了水灰比、钢纤维含量和煤矸石粒径三个因素对预制混凝土砌块抗压强度的影响,得到了预制混凝土砌块最佳配比。将上述研究成果应用于柏林煤矿-2446（k26）综采工作面,并取得了成功,保证了该综采工作面的安全高效开采。