深部孤岛工作面留小煤柱掘巷围岩破坏机制与控制

针对深部软碎煤体巷道围岩大变形破坏的控制难题,以某矿围岩控制难度极大的深部软碎煤体孤岛工作面留小煤柱沿空掘巷为工程背景,分析了煤体巷道围岩控制的主要难点;基于FLAC^(3D)数值模拟软件研究了留小煤柱掘巷围岩大变形破坏机制。结果表明:大采高工作面回采扰动引起围岩应力调整卸荷后,掘巷上覆顶板荷载主要由实体煤帮承载,得出留小煤柱掘巷围岩应力峰值区主要位于实体煤帮及其肩角深处,其垂直应力集中系数高达3.04,阐明了掘巷实体煤帮顶板肩角、煤柱帮及实体煤帮浅部塑化围岩是关键控制区域。明晰了留小煤柱掘巷稳定后顶板、实体煤及其煤柱帮塑性破坏区的延伸宽度最大分别为5.88、2.50、3.00 m,揭示了掘巷围岩分区域非对称破坏机制。分析阐明了掘巷支护设计时需将锚索等支护构件的锚固基础位于围岩深部较完整弹性区内,基于此提出了锚梁网支护+槽钢锚索加固+注浆改性等分区域联合支护技术,通过现场工程实践证实采取高强度支护加固技术及注浆改性措施有效改善了深部煤岩体软碎且易发生大变形破坏的留小煤柱掘巷围岩应力状态,试验段掘巷顶板及两帮围岩变形量均控制在500 mm以内,保障了大采高工作面的安全有序回采,为此类深部软碎煤体巷道围岩大变形的有效控制提供可靠途径。