松软厚煤层区段煤柱剪切滑块运动机理及协同控制技术研究

作者：王方田; 屈鸿飞; 张洋; 刘超; 郝文华; 江振鹏

来源：煤炭学报, 2023, 1-12.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2023.0712

• 松软煤层
• 煤柱
• 剪切滑块
• 协同控制
• 围岩稳定性

松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大，加之煤质松软、裂隙发育，强采动作用下极易造成煤柱失稳，巷道维护难度极大。本文以伏岩煤业3#煤层开采为工程背景，基于剪切滑块理论，探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理，求解煤柱剪切滑块运动范围及应力分布规律，揭示煤柱侧帮剪切滑块运动机理，提出煤柱稳定性协同控制对策并在现场进行工程实践验证。结果表明：① 采用极限平衡理论与叠加理论，确定了煤柱剪切滑块运动范围及煤柱垂直应力分布规律，阐明煤柱剪切滑块安全系数分布规律：0～1.26 m深度，煤柱上部安全系数较小；在1.26～3.95 m处，煤柱中线部分大面积安全系数较小，易受顶板来压破坏。② 提出了一种以“注浆加固—锚索强化—切顶卸压”为主体的区段煤柱协同控制技术，煤柱侧裂隙较无支护条件及原支护条件分别减少62.89%和46.26%，巷道围岩完整性大幅提高，形成了强承载结构，有效控制了煤柱变形及底鼓。③ 根据松软厚煤层区段煤柱条件，合理确定了协同控制设计参数，并对煤柱防控效果进行试验监测评估。现场试验结果表明，煤柱裂隙得到充分填充，注浆后煤体强度提高63%以上；巷道位移、锚杆索受力、离层等均在可控范围，表明协同控制技术明显提高了煤柱承载力，回采巷道围岩变形得到有效控制，为工作面安全高效开采提供了空间保障。

• 单位
  煤炭科学技术研究院有限公司; 中国矿业大学（北京）; 中国矿业大学