张集矿蹬空及沿空耦合条件下巷道围岩控制技术

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1、张集矿蹬空及沿空耦合条件下巷道围岩控制技术1绪论1.1选题背景纵观我国基本国情，煤炭资源将长前作为我国的主要的基础能源，近30年来，煤炭资源的开采利用占据我国能源开发使用的75%。截至2014年，我国的原煤产量达到了近35亿吨，处于世界之首，在国家发展过程中具有重要的战略地位，随着市场经济开放程度的加大，煤炭行业向集约化的方向发展⑴。伴随随着煤炭的连续开釆，浅埋煤层资源越来越少，且己转向埋藏深部的煤炭资源的开采。为了适应于国民经济的高速发展，煤炭开采量日益加大，同时煤炭的开采也带来了相关的技术性

2、的难题，煤矿幵采的条件变得更加复杂，在开釆的过程中诸如巷道支护的课题也提上急需解决的日程。在煤炭的开采过程中，在同一采区之内往往会产生上下临近的回采工作面，为了确保临近工作面的釆矿安全性，必要采取一些特殊的技术措施，由于地质采矿条件得的约束在同一个采区之内各个回采工作面的回采顺序不能够按照正常的回采顺序来进行回釆而被迫釆用跳采的方式进行回釆，鉴于此在同一个釆区之内某个回采工作面的两巷往往采用沿空或者燈空的模式。采用综合机械化的幵采方式巷道的布置一般情况下都会沿着所采煤层的地板进行掘进，因此巷道的

3、两帮都为煤层，是为全煤巷道。在同一采区之内的上下两临近工作面之间，由于上一工作面的采煤工作必然会给下一采煤面带来应力扰动的影响，为了尽可能的消除和减小这种扰动的影响，在上一工作面的运输巷道和下一工作面的轨道巷道之间留设一定宽度的煤柱保护下一工作面的回釆安全，这样一来就会使临近回采工作面的下区段平巷避了支撑压力值最大区域。两巷的掘进和它们的运用，技术管理水平相对较低，对通风、运输、排水、回采的安全性都富有巨大的意义。然而，煤柱损失率高达10%-30%;由于二次采动会造成压力值的升高，巷道在此基础上

4、的使用，维护有一定的困难，因此，对巷道的支护费用也相对比较高。..1.2国内外研究现状我国煤炭行业自70年代末期就开始关注和试验煤矿蹬空开采的课题，并且一步步积累了一定宝贵的经验。釆用蹬空开采方式有时为了保证矿井生产的安全性、临近煤层之间合理确定开采方法以便矿井的年产量达到矿井的设计能力，而采用保护层的开采方式，这对确保矿井的生产效益和效率方面具有重要的意义。前苏联库兹巴斯矿区在煤层幵采的同时也遇到诸如相似开采条件的问题，它利用踏空开采的方法，研究各种矿山压力的变化规律，探索在采煤的过程中所出现

5、的问题，继而解决，矿井的生产能力得到提髙。波兰在三下采煤时，也采用燈空开采的方法，都积累了瞪空开采的宝贵的实践经验。国内外在燈空开采的研究及实践方面，得到的主要研究成果是关于开采层间距、幵采主要影响因素地质因素，并且在各类型煤层中试验与应用蹬空开采的方式方法。对于蹬空开采上下煤层之间的距离的判断的方法有：三带判别法、比值法、数理统计分析法、及围岩平衡法。何现平，吕连廷，针对煤岩巷道特别是巷道的断面相对较大的情况下，对其安全施工，快速施工，质量保证进行了探索和研宄，如果在安全生产和巷道掘进的过程中

6、巷道围岩变形较大，利用注衆的方法来填补巷道围岩中的裂隙，并进行超前预注浓，达到快速封堵岩体裂隙，满足掘进施工条件。通过工程实践的研究和探索，找到了巷道支护的合理的方式，巷道的支护效果和围岩的变形破坏情况显著改善。.2张集矿1122(3)蹬空及沿空巷道支护数值模拟2.1工程概况及支护设计要求张集煤矿1112(3)工作面为蹬空采煤面。1122(3)工作面面东面临近1113(3)工作面的采空区，南面至东一13-1(1)采区主要系统大巷，西面是1111(3)工作面的采空区，北面是采区边界是以F217断层

7、为界。1112(3)蹬空回釆工作面的走向长度为1963.7m,倾斜长度为196m，总面积为382725.5m2,1122(3)回米工作面对应的地面标局为+17.7+25.7rn，此回采工作面的标髙为-505.5-564.5mo工作面上方对应地面是西测河及其堤现和1111(3)、1113(3)、1111(1)及1112(1)回采工作面回采完毕后塌陷的积水区。由于受到回采工作面釆煤的影响，地面西测河及其堤琐会有一定的沉降。1122(3)蹬空回釆面的位置图如图2-1所示。1122(3)综釆面标高-56

8、9.3?590.6m，地面标高+18.2+26.2m，该面运输顺槽设计工程量2073.7m,轨道顺槽设计工程量2008.7m，切眼设计工程量200in。1122(3)蹬空回釆面的煤层为13-1煤，其产状约为：136-171°Z2.5+5.2°。13-1煤主要是以块状为主，少量为粉末状，呈现一定的玻璃光泽。煤体主要是亮煤，少量呈暗色的色泽，，煤层的整体结构较简单，不复杂，煤层的厚度约为2.3-5.4，煤层平均厚度为4.2m。13-1煤层属于稳定的煤层利于开釆，煤层含煤量髙，夹肝情况