近距离厚煤层跨采对底板巷道围岩稳定性影响分析

,第七章近距离厚煤层跨采对底板巷道围岩稳定性影响分析,与其他领域岩土工程相比，煤矿领域的巷道围岩稳定性80都受到采动的强烈影响。煤层开采引起回采空间周围岩层应力重新分布，不仅在回采空间周围的煤柱上造成应力集中，而且该应力将向底板深部岩层传递。通常为了分析问题方便，人们利用煤层与直接顶交界面上的应力分布，即以支承压力来分析开采对底板岩层及巷道围岩稳定性的影响,第一节工程背景,柴里煤矿1964年投产，生产进入二水平以后，由于围岩压力大、岩性差，受动压影响后，大部分巷道遭到严重破坏，直接影响到矿井的安全生产。1995年以后对失修巷道的维修矿上做了大量的工作，投入了大量的人力物力，每年仅用于巷道维修的费用就达上千万元。对矿井的安全生产和经营工作造成了重大影响。二水平巷道破坏以后，采用多种修复方法，主要有扩巷按设计断面重新扶U型钢支架、或重新挂网锚喷、或按设计断面重新砌碹。由于失修巷道多，采用的修复方法不合理，巷道失修的严重局面一直没有根本好转。随着二水平开采强度加大，主要开拓巷道、三条上山受采动影响后严重破坏。,根据底板巷道的围岩状况、底板巷道与工作面的相对位置关系和巷道的支护状况，柴里煤矿近距离厚煤层开采底板巷道存在以下三种类型，这三种类型巷道在各大矿区大是存在，其支护问题是困扰各大矿区安全生产的主要问题之一。第一类：近距离厚煤层开采底板巷道，长期处于煤柱下方、围岩破碎、围岩松动范围大，受上部工作面多次动压影响和长期支承压力作用，巷道变形严重，反复修复仍无法控制围岩变形。第二类：近距离厚煤层开采底板巷道，距上部煤柱边缘之间的水平距离很小，经受多次采动影响。第三类：近距离厚煤层开采底板巷道，上方工作面实行跨采。巷道围岩与第二类围岩条件相似，围岩较破碎。,第一节工程背景,第一节工程背景,图7-2工作面与三条上山平面位置关系,第二节分析模型,模型是根据柴里矿二水平三条上山的实际地质开采条件建立的，见图7-3。三条上山的断面为直墙半圆拱形，净宽4600mm，净高3700mm，三条上山原支护均为14圆钢锚喷支护。三条上山沿二灰标志层布置，埋深300500m，距离上部开采3#煤层1022m，3#煤层采厚67m。,图7-3分析模型,第二节分析模型,根据巷道与上方工作面各种位置关系建立相应的分析模型，见表7-1。,用三个数字IJK来表示模型情况。工作面向左开采，I代表工作面位置，I取1、2、3，分别对应图7-3中工作面三个不同位置。J代表底板岩巷的位置，J取1、2、3，分别对应图7-3中底板岩巷左、中、右三个不同位置。K表示巷道距煤层的垂距，K取1、2、3，对应的垂距分别为10m、15m和20m。,表7-1分析模型,第二节分析模型,模型所在位置上下山埋深450m，上山距煤层底板的距离为10m。根据各层岩体的岩石力学试验结果、围岩损伤程度，按照Hoek和Brown统计经验公式确定围岩物理力学性质，见表7-2，并考虑了煤层、直接顶、直接底的应变软化特性。模型左右边界按岩层走向充分采动角和走向移动角确定，上边界按连续弯曲带高度确定。为了分析开采对巷道围岩稳定性的影响，分别在巷道顶、底、左帮和右帮四个位置设立了相应的位移监测点。,表7-2围岩的物理力学性质,第三节近距离跨采围岩应力演化及特点,图7-4围岩应力演化及特点,第四节跨采巷道围岩位移规律及特点,一、跨采方式对上下山受力的影响,图7-5工作面与上(下)的位置关系(a)先到工作面跨采，留区段煤柱；(b)先到工作面跨采，不留区段煤柱；(c)后到工作面跨采，留区段煤柱；(d)后到工作面跨采，不留区段煤柱,第四节跨采巷道围岩位移规律及特点,三、跨采巷道围岩位移变形特点,图7-6跨采巷道围岩位移(a)巷道围岩位移场放大图(模型A)；(b)巷道围岩位移场放大图(模型B