近距离厚煤层跨采对底板巷道围岩稳定性影响分析

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1、第七章近距离厚煤层跨采对底板巷道围岩稳定性影响分析与其他领域岩土工程相比，煤矿领域的巷道围岩稳定性80％都受到采动的强烈影响。煤层开采引起回采空间周围岩层应力重新分布，不仅在回采空间周围的煤柱上造成应力集中，而且该应力将向底板深部岩层传递。通常为了分析问题方便，人们利用煤层与直接顶交界面上的应力分布，即以支承压力来分析开采对底板岩层及巷道围岩稳定性的影响第一节工程背景柴里煤矿1964年投产，生产进入二水平以后，由于围岩压力大、岩性差，受动压影响后，大部分巷道遭到严重破坏，直接影响到矿井的安全生产。1995年以后对失修巷道的维修矿上做

2、了大量的工作，投入了大量的人力物力，每年仅用于巷道维修的费用就达上千万元。对矿井的安全生产和经营工作造成了重大影响。二水平巷道破坏以后，采用多种修复方法，主要有扩巷按设计断面重新扶U型钢支架、或重新挂网锚喷、或按设计断面重新砌碹。由于失修巷道多，采用的修复方法不合理，巷道失修的严重局面一直没有根本好转。随着二水平开采强度加大，主要开拓巷道、三条上山受采动影响后严重破坏。根据底板巷道的围岩状况、底板巷道与工作面的相对位置关系和巷道的支护状况，柴里煤矿近距离厚煤层开采底板巷道存在以下三种类型，这三种类型巷道在各大矿区大是存在，其支护问题

3、是困扰各大矿区安全生产的主要问题之一。第一类：近距离厚煤层开采底板巷道，长期处于煤柱下方、围岩破碎、围岩松动范围大，受上部工作面多次动压影响和长期支承压力作用，巷道变形严重，反复修复仍无法控制围岩变形。第二类：近距离厚煤层开采底板巷道，距上部煤柱边缘之间的水平距离很小，经受多次采动影响。第三类：近距离厚煤层开采底板巷道，上方工作面实行跨采。巷道围岩与第二类围岩条件相似，围岩较破碎。第一节工程背景第一节工程背景图7-2工作面与三条上山平面位置关系第二节分析模型模型是根据柴里矿二水平三条上山的实际地质开采条件建立的，见图7-3。三条上山

4、的断面为直墙半圆拱形，净宽4600mm，净高3700mm，三条上山原支护均为φ14圆钢锚喷支护。三条上山沿二灰标志层布置，埋深300～500m，距离上部开采3#煤层10~22m，3#煤层采厚6．7m。图7-3分析模型第二节分析模型根据巷道与上方工作面各种位置关系建立相应的分析模型，见表7-1。用三个数字IJK来表示模型情况。工作面向左开采，I代表工作面位置，I取1、2、3，分别对应图7-3中工作面三个不同位置。J代表底板岩巷的位置，J取1、2、3，分别对应图7-3中底板岩巷左、中、右三个不同位置。K表示巷道距煤层的垂距，K取1、2、

5、3，对应的垂距分别为10m、15m和20m。模型号ABCDEFG模型情况121221321131311222223表7-1分析模型第二节分析模型模型所在位置上下山埋深450m，上山距煤层底板的距离为10m。根据各层岩体的岩石力学试验结果、围岩损伤程度，按照Hoek和Brown统计经验公式确定围岩物理力学性质，见表7-2，并考虑了煤层、直接顶、直接底的应变软化特性。模型左右边界按岩层走向充分采动角和走向移动角确定，上边界按连续弯曲带高度确定。为了分析开采对巷道围岩稳定性的影响，分别在巷道顶、底、左帮和右帮四个位置设立了相应的位移监测点

6、。体积模量／MPa剪切模量／MPa内聚力／MPa内摩擦角／degrees密度／kg·m-3煤13009000.5281600中砂岩530032001.56362600黑泥岩230012001.0302400表7-2围岩的物理力学性质第三节近距离跨采围岩应力演化及特点图7-4围岩应力演化及特点第四节跨采巷道围岩位移规律及特点一、跨采方式对上下山受力的影响图7-5工作面与上(下)的位置关系(a)先到工作面跨采，留区段煤柱；(b)先到工作面跨采，不留区段煤柱；(c)后到工作面跨采，留区段煤柱；(d)后到工作面跨采，不留区段煤柱第四节跨采巷

7、道围岩位移规律及特点三、跨采巷道围岩位移变形特点图7-6跨采巷道围岩位移(a)巷道围岩位移场放大图(模型A)；(b)巷道围岩位移场放大图(模型B)；(c)巷道围岩位移场放大图(模型C)；(d)模型B巷道位移第四节跨采巷道围岩位移规律及特点四、巷道位置对其围岩稳定性的影响模型号ABCDEFG顶板／mm-116-37107-6269-16-7左帮／mm11-432l-339-51-56右帮／mm-122-102-85-52-85-85-63底板／mm539151-21192417表7-3各个模型的巷道围岩位移