近距离煤层采掘关系对下位巷道围岩变形规律影响研究

近距离煤层上煤层工作面与下位煤层巷道采掘关系发生变化时,巷道围岩变形失稳机理会更加复杂,而目前针对上煤层工作面与下位煤层巷道推进方向不同时巷道受载动态演化规律及失稳特征的研究较少。以陕北能东煤矿近距离煤层为研究对象,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,对上煤层工作面回采后下位煤层巷道的稳定性进行了研究。理论分析得出,上煤层工作面开采后所产生的底板裂隙深度为22.5 m,未发育至下位煤层巷道。按采掘空间位置关系将回采工作面与巷道分为相向、相交、背向3个状态,数值模拟当巷道与工作面的空间位置关系发生变化时下位煤层巷道围岩的变形情况,结果表明:①上煤层工作面与下位煤层巷道的采掘关系为相交与背向推进时,巷道围岩应力呈先增后减再增的趋势,在推进距离为90 m时,最大应力为6.5 MPa,应力集中系数为1.49,在推进距离为100~110 m时,巷道围岩应力降低幅度最大,降低了53.2%,在推进距离为150 m时应力最小,为0.95 MPa,之后不断增大,直到恢复至原岩应力。②巷道围岩位移量在推进距离为100~150 m时增长幅度较大,在150 m时顶板位移量达到最大,为0.036 m,随着巷道越接近边界煤柱,其巷道位移量越小。现场实测结果表明:上煤层工作面过下位煤层巷道时,巷道位移量显著增长,顶板最大位移量为3.41 cm,与数值模拟结果一致;相交推进过程中若地质条件简单可以适当加快推进速度,减小上煤层工作面开采对下位煤层巷道的影响。

极近距离煤层下位巷道变形机理及控制

为了解决极近距离煤层下位巷道围岩维护的难题,以山西蒲县北峪煤矿工程地质条件为背景,通过数值计算研究了极近距离上位煤层采空区下底板岩层的应力分布规律及下位煤层巷道变形破坏特征,确定了下位巷道顶板控制原则,并对不同顶板控制方式进行了现场测试;在此基础上,提出了基于水力膨胀锚杆全长锚固和顶板超前插管法的三维联合控顶技术,并依据力学计算和现场测试结果确定了关键参数。工业性试验表明,研究开发的控制技术对极近距离煤层下位巷道围岩的控制作用显著,巷道整体维护状况良好,给类似条件下的巷道围岩控制提供了有益的参考。