采空区侧超前切顶沿空掘巷围岩稳定特征研究

沿空掘巷可以有效缓解煤炭开采过程中的浪费问题,提高采出率。窄煤柱的合理尺寸将会影响到工作面的安全高效开采。基于某矿井221上01工作面轨道巷工程地质条件,通过理论分析与数值模拟,研究确定了轨道巷留窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱尺寸,提出了采空区侧向顶板超前预裂断顶,优化区域应力环境,并分析了深孔预裂爆破切顶的技术参数,确定了最终的实施方案。结合采场侧向支承压力分布规律及锚杆安设原则,理论计算出窄煤柱的合理宽度在4.47~5.52 m。采用FLAC3D数值模拟分析了煤柱宽度为分别为3 m、4 m、5 m、6 m、7 m条件下的围岩状态,从应力、位移、塑性区3方面综合分析,确定最佳煤柱尺寸为5 m。结合FLAC3D有限差分软件,分析对比了不同切顶角度以及高度的情况下,巷道围岩的应力状态,垂直位移以及塑性区分布;选取了切顶高度15 m,切顶角度10°为切顶的最佳参数;结合深孔预裂爆破裂缝的形成机理,并依据大部分爆破工程经验给出本次爆破切顶所涉及的相关爆破参数。结果显示选择恰当的切顶参数可使得煤柱尺寸应力集中越小,验证了爆破参数的可行性。