高应力沿空留巷协同让压机理研究

针对高应力沿空留巷围岩控制难题,基于峰值应变分别为2%、4%、6%的改性混凝土,提出了深井高应力下“顶板卸压-巷旁改性混凝土让压承载”协同作用的留巷围岩控制技术。运用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究切顶卸压后使用不同型号改性混凝土做巷旁支护体时留巷围岩应力分布规律与顶板变形特征。研究结果表明:(1)顶板卸压后,改性混凝土峰值应变越大,支护体内部裂隙数量越少,对顶板变形的适应能力越强,然而峰值应变较大的改性混凝土弹性模量较低,在留巷后期提供的支撑力较小,支护体内部垂直应力随改性混凝土峰值应变的增加呈现出先增大后减小的趋势。(2)使用峰值应变为4%的混凝土做巷旁支护体时,支护体可以适应顶板变形并提供较高的支撑力,从而优化留巷围岩应力环境。

沿空留巷高强让压巷旁支护体“承-让”机理研究

针对深井高应力条件下沿空留巷过程中现有充填体材料不能适应顶板活动的问题,在C40基准混凝土的基础上使用不同掺量聚合物(EVA)和钢纤维进行正交试验,得到了应变系数为2%~10%的改性混凝土。以麦地掌煤矿21213工作面回风顺槽留巷为研究对象,运用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究不同应变系数的改性混凝土充填体的支护效果。研究表明:(1)基于弹性地基基础理论和砌体梁理论,得到在该地质条件下应变系数为5.6%的改性混凝土可以使关键块回转触矸达到稳定状态,充填体所需的最大支撑力为20.46 MPa;(2)数值分析结果表明,随着充填体的应变系数逐渐增大,充填体侧与实体煤侧最大垂直应力比由1.26减小到0.33,应力集中位置逐渐从充填体侧转移至实体煤侧,充填体起到让压承载的作用。但应变系数过大的充填体支撑力不足,顶板下沉速度过大,不利于留巷围岩控制。综合分析得出:在21213工作面回风顺槽留巷时应采用应变系数为6%的混凝土为充填墙体,在适应顶板给定变形的同时,有足够高的强度使基本顶平稳回转下沉。