近距离煤层群煤柱下开采动压巷道围岩变形规律及控制

作者：王伟; 弓仲标

来源：煤炭科学技术, 2022, S2: 143-152.

DOI：10.13199/j.cnki.cst.2022-2089

• 近距离煤层开采
• 煤柱
• 围岩变形
• 数值模拟
• 应力分布

煤柱下动压巷道围岩变形及控制是近距离煤层开采面临的主要技术难题。近距离煤层开采中，上煤层遗留煤柱在底板中产生的应力集中会直接影响到下部煤层巷道的围岩的完整性。此外邻近工作面回采时产生的侧向支承压力，将进一步破坏集中煤柱下巷道围岩稳定性，造成巷道帮鼓、底鼓甚至顶板下沉。本研究综合运用理论分析了上覆煤柱影响范围和侧向支承压力影响下巷道的合理布置位置，模拟了不同护巷煤柱宽度条件下，巷道应力分布规律和工作面前后各20 m范围内应力分布规律。结果表明：22314回风巷与上方煤柱错距大于13.3 m时，可避开上覆煤柱的影响，但巷道仍处于侧向支承压力影响范围内；随着护巷煤柱宽度增大，巷道的顶底板产生了垂直应力减小的区域，两帮也均产生了垂直应力升高的区域。工作面前方20 m范围内回风巷道垂直应力和剪应力沿巷道两侧呈非对称分布；后方20 m范围内巷道两侧垂直应力和剪应力基本呈对称分布，且剪应力对巷道顶板影响大于巷帮。基于以上分析，现场通过优化巷道设计、补强巷道支护、在巷道超前区域副帮施工大直径卸压钻孔以及回风巷三角区悬顶控制等，使回风巷围岩变形得到有效控制。研究结果对近距离煤层中下层煤不同位置受上煤层煤柱集中应力与动压影响巷道的围岩压力、破坏特征及稳定性控制具有一定的理论和应用意义，可为类似回采条件提供借鉴。