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采动力学—软岩巷道变形一点思考

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采动力学—软岩巷道变形一点思考

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  巷道支护是保障井工煤矿安全、高效生产的关键技术。软岩巷道有应力型软岩巷道、地质型软岩巷道。高应力软岩巷道支护问题前面已有阐述,下面是地质类软岩的一点个人思考。

    地质型软岩巷道围岩变形大、持续时间长,单一的支护方式难以有效保证围岩长期稳定。以上海庙矿区为例,软岩变形治理一直是影响工作面高效回采一大技术难题。

    影响软岩变形的三个因素:地质条件、力学条件、施工措施。地质条件(岩性)是客观存在,无论采与不采,都在这里;力学条件是主客观存在,部分原因是地质条件形成(即构造应力),部分原因是开采形成(即采动应力);支护措施是主观条件,通过提供补偿力实现控制变形目的。

为有效应对软岩大变形,通过改变地质条件技术难度较大,同时成本较高。目前,煤矿基本是通过改变支护措施实现控制巷道变形,如高强度螺纹钢锚杆、钢管混凝土等,取得了较好的支护效果,但成本较高。

上海庙矿区基本采用留设大煤柱,经过技术改进后拟采用留设小煤柱方式,现场仍变形较大,以底鼓为主,这主要是由于采场覆岩较软,开采后上覆岩层所有载荷作用于煤柱与实体煤,并向底板传递导致;同时,反底拱充填混凝土难以迅速固化。经过课题组研究,认为仅靠单一加强支护效果不佳,应与改变力学环境结合起来,一提高开采速度,降低作用于煤柱和实体煤上载荷;二是下一步取消煤柱,采用无煤柱开采,使底板仅承受实体煤侧载荷。

    下一步,与矿方进行技术沟通,形成技术规范,实现标准化控制,主要措施包括:

(1)研究巷道围岩应力梯度形成演化规律,实现定量支护;

(2)优化反底拱结构,并提出反底拱失稳判据;

(3)研究反底拱材料,实现早强高强;

(4)提出无煤柱开采工艺。


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