特厚煤层回采巷道底鼓力学特性及控制研究

针对特厚煤层回采巷道底鼓难以治理的难题,以陕西陕煤曹家滩矿业有限公司(以下简称“曹家滩煤矿”)122110回采巷道作为研究背景,通过现场观测得到特厚煤层回采巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法研究区段煤柱上覆关键层破断结构及巷道底鼓机理,通过数值模拟的方法得到底鼓控制措施。研究表明,巷道两侧非对称集中应力导致底板产生非对称底鼓,特厚煤层回采覆岩破断形成不同的承载结构。基于关键层破断特征构建了特厚煤层“下位台阶上位铰接”结构力学计算模型,得到区段煤柱上方载荷计算式;根据滑移线理论建立了巷道非对称底鼓的力学模型,得到了底板破坏深度及位置计算式。由理论计算和数值模拟,得出切槽卸压的底鼓治理措施并计算了切槽参数。通过在曹家滩煤矿现场试验表明,采用3 m×0.5 m(深×宽)切槽方案后,底板平均底鼓量为128.4 mm,较未切槽前减小了81.8%,能够满足综放工作面正常回采需求,可为类似地质工况条件提供参考。