缓倾斜煤层直角梯形巷道支护技术

来源期刊：煤炭学报2020年第S1期

论文作者：熊咸玉 戴俊

文章页码：110 - 118

关键词：缓倾斜煤层;直角梯形巷道;非对称支护;数值模拟;现场实测;

摘    要：缓倾斜煤层巷道在倾角和多种地质条件共同作用下变形破坏的形式较为复杂,给巷道围岩的稳定性控制带来很大的问题,巷道开挖后的变形破坏呈现非对称特征,缺乏针对性强的支护措施。为了安全经济地开采缓倾斜煤层,以宁煤集团石炭井二矿区实际工程为例,采用数值模拟、室内相似模型试验以及现场监测的方法对缓倾斜煤层巷道围岩分布规律及支护技术进行研究,结果表明:缓倾斜煤层巷道围岩应力分布呈现非对称特征,低帮的应力集中大小以及范围明显大于高帮,且低帮应力集中区到巷道帮侧的距离大于高帮。倾角越大,两帮的应力集中差异越明显,低帮应力集中区到两帮的距离大小值比高帮越大。巷道高帮顶角以及低帮底角呈现为压应力区,其他两边角表现为明显的拉应力区。在非对称应力作用下,巷道围岩呈现非对称变形破坏特征。根据缓倾斜煤层巷道应力-变形非对称特征,提出了支护设计的原理,对巷道围岩进行了支护方案设计。在巷道支护后,巷道围岩竖向、水平非对称应力分布特征得到明显改善,其竖向应力明显向巷道中部转移,各边角处应力集中差异明显减小,顶板最大沉降量由支护前的217 mm降低到65.3 mm,巷道两帮收敛由支护前的194.5 mm降低到74.4 mm。通过工程实际验证,有效地控制围岩稳定性。