煤炭科学技术

作者：王志强, 仲启尧, 王鹏, 石磊, 黄玄皓,

关键词：高应力软岩, 错层位, 沿空掘巷, 联合支护, 非对称控制技术,

为解决某矿在高应力软岩条件下巷道变形严重、难支护等问题，采用理论计算、数值模拟和现场实测等方法对巷道布置方式和支护方式进行优化，采用错层位沿空掘巷巷道布置方式，建立3个铰接岩块间力学模型，确定了作用在煤柱上的应力及应力集中系数，进而建立了缓斜中厚煤层采空区实体煤侧力学模型，通过理论推导、计算得出极限平衡区宽度，确定了沿空掘巷巷道位置，并提出了“相邻巷道联合支护技术和非对称控制技术”相结合的综合围岩控制技术。研究结果表明：作用在煤柱上的应力为55.71 MPa，应力集中系数为4.60，进而得出煤层垂向应力集中系数分量为4.33、倾向应力集中系数分量为1.57，极限平衡区宽度为11.35 m，确定煤柱宽度为5 m，数值模拟显示采用错层位综合围岩控制技术，1218回风巷顶板垂直应力大于原岩应力，可承载一部分上覆岩层质量，而传统巷道支护垂直应力低于原岩应力，说明顶板已较为破碎，不具备承载能力，传统支护右帮低于原岩应力，围岩破碎。2种支护方式煤柱均发生破坏，采用综合围岩控制技术时顶板有一部分未发生破坏，右帮破坏范围小，采用传统支护时顶板破坏范围较大，右帮破坏大，说明采用综合围岩控制技术可提高围岩强度和抗破坏能力。通过现场监测，在巷道掘进75 d后围岩变形量减缓。顶板最大下沉量为74 mm，底鼓量最大为32 mm，煤柱帮侧位移最大为58 mm，实体煤帮侧最大位移为45 mm，说明采用综合围岩控制技术可有效控制围岩变形量。

来源：2021年第12期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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