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1、薄煤层上行开采顶板巷道围岩稳定性研究重 庆 大 学 硕 士 学 位 论 文（ 学 术 学 位 ）学 生 姓 名 ： 李 亚 林指 导 教 师 ： 唐 建 新 教 授专 业：采矿工程学 科 分 类 ： 工 学重 庆 大 学 资 源 及 环 境 科 学 学 院二 O 一 二 年 十 一 月Research on Surrounding Rock Stability ofRoof Roadway in Ascending Miningof Thin SeamA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the
2、Requirement for theMasters Degree of EngineeringByLi YalinSupervised by Prof. Tang JianxinSpecialty： Mining EngineeringCollege of Resource and Environmental Science ofChongqing University, Chongqing, ChinaNovember 2012重庆大学硕士学位论文 中文摘要摘 要本 文 根 据 四 川 达 竹 煤 电 集 团 公 司 小 河 嘴 煤 矿 201 采区工作面现场地质和生产技术条件，采用理论分
3、 析、数值模拟、现场观 测相结合的方法，研究 了采场覆岩破 坏 变 形 特 征 和 上 工 作 面 巷 道 变 形 情 况 ， 论 文 取 得 的 主 要 研 究 成 果 如 下 ：（ 1） 采 用 比 值 判 别 法 、 “三 带 ”判 别 法 和 围 岩 平 衡 法 分 析 了 小 河 嘴 煤 矿 2016（ 22） 工 作 面 上 行 开 采 可 行 性 ， 得 出 24 煤层与 22 煤 层 间 距 大 于 22 煤 层 开 采 后 的裂缝带高度，位于平衡 岩层上方，自身可形成 平衡岩层结构，层间不 发生错动，上 行 开 采 可 正 常 进 行 。 并 确 定 2016（ 24） 工
4、作 面 开 采 的 间 隔 时 间 为 5.9 月 。（ 2） 采 用 单 因 素 分 类 、 多 因 素 分 类 法 对 小 河 嘴 煤 矿 2016（ 24） 工 作 面 巷 道 围岩进行分类，确定巷 道 围 岩 为 类 围岩，即中 等稳定围岩。根据巷道 锚杆支护理论 和 围 岩 分 类 ， 在 小 河 嘴 煤 矿 2016（ 24） 工 作 面 风 巷 原 有 支 护 情 况 的 基 础 上 ， 提出 了 “锚 杆 +锚 索 +金属网+ 钢 筋 梯 ”的加强支护方式。（ 3） 随 着 采 空 区 范 围 扩 大 ， 24 煤 层 应 力 重 新 分 布 ， 垂 直 应 力 可 分 为 三
5、 个 区 域 ：应力增高区、应力卸压 区和应力稳定区。采空 区上方支撑压力分布非 对称分布，其 最 大 值 出 现 在 工 作 面 前 方 15m 左右和开切眼后方 5m 处，峰值最大为原岩应力的 1.5 倍 ， 应 力 集 中 并 不 剧 烈 。 采 空 区 上 方 为 应 力 卸 压 区 ， 工 作 面 后 方 10m 和 开切 眼 后 方 10m 压 力 达 到 最 小 值 ， 推 进 50m 时 压 力 接 近 为 零 ， 下 沉 达 到 最 大 值 为0.360m。 工 作 面 推 进 80m 后 采 工 作 面 后 方 40m 上 方 出 现 应 力 稳 定 区 ， 矸 石 基 本
6、 压实 ， 应 力 稳 定 区 垂 直 应 力 基 本 等 于 原 岩 应 力 。（ 4） 加 强 支 护 方 案 两 帮 移 近 量 明 显 减 小 ， 巷 道 顶 底 板 移 近 量 减 小 不 明 显 ， 说明巷道顶底板变形以底 板变形为主，在锚网梁 联合支护作用下，使巷 道顶板中垂直 压 力 向 巷 道 两 侧 深 部 转 移 ， 降 低 了 两 帮 的 压 力 ， 利 于 巷 道 两 帮 的 支 护 。（ 5） 2016（ 22） 工 作 面 开 采 对 该 巷 道 的 影 响 范 围 大 致 为 工 作 面 前 后 73m， 加强支护后，影响范围减 小。下工作面超前支承 压力对该巷
7、道影响不大 ，工作面后方 22m 左 右 ， 覆 岩 断 裂 离 层 ， 巷 道 变 形 剧 烈 ， 巷 道 上 方 明 显 离 层 ， 工 作 面 后 方 50m之 后 ， 矸 石 逐 渐 压 实 ， 巷 道 变 形 趋 于 稳 定 。（ 6） 上 行 开 采 顶 板 巷 道 不 同 支 护 区 顶 板 位 移 相 差 不 大 ， 与 模 拟 煤 层 下 沉 量 相接近，说明上行开采巷 道顶板位移可以较为准 确的反映顶板覆岩的活 动情况。采空 区 顶 板 巷 道 顶 板 水 平 位 移 最 大 处 指 向 开 切 眼 ， 稳 定 后 位 移 并 不 趋 于 0， 指 向 采 空区 中 心 。
8、关键词：上 行 开 采 ， 顶 板 巷 道 ， 巷 道 支 护 ， 数 值 模 拟 ， 现 场 观 测I重庆大学硕士学位论文 英文摘要ABSTRACTBased on field geological and production technique conditions of working faceNo.201 in Xiaohezui Mine of Dazhu Coal Electricity Group Company in SichuanProvince, this paper adopts the method of theoretical analyses combining
9、withnumerical simulation and field observation, researches deformation destroyingcharacteristics of overlying strata in stope and roadway deformation in working facesabove. The main research results are as follows:(1) Adopting ratio judging method, “Three Zone” discriminant method andsurrounding roc
10、k balance method, this paper analyses the feasibility of ascendingmining in 2016(22) working face of Xiaohezui Mine. Analysis reaches a conclusion thatthe spacing between 24 coal seam and 22 coal seam is greater than the fracture zoneheight after 22 coal seam has been exploited. In addition, located
11、 above the balancedrock stratum, the spacing is able to keep balanced rock structure to avoid interlayerstagger. Hence, ascending mining is allowed to carry on and the exploiting interval timeof 2016(24) working face is identified as 5.9 months.(2) Roadway surrounding rocks of 2016(24) working face
12、in Xiaohezui Mine areidentified as type surrounding rock, namely moderate stability surrounding rock,after it is classified according to monothetic classification and polytheistic classification.According to roadway bolt support theory and surrounding rock classification, thispaper proposes a kind o
13、f reinforced support named “rock bolt plus cable plus metalmesh plus steel ladder” in the basis of former support of 2016(24) working face air wayin Xiaohezui Mine.(3) As goaf expand, stress of 24 coal seam redistributes and vertical stress can bedivided into three zones: stress concentrated zone, s
14、tress relief zone and stress stabilityzone. Distribution of support pressure above goaf is asymmetric distribution. Themaximum goes to about 15 meters in front of working face and 5 meters behindopen-off cut, the maximum peak is 1.5 times of in-situ stress and the stressconcentration is not severe.
15、Stress relief zone is above the goaf, the minimum stressgoes to 10 meters behind working face and 10meters behind open-off cut, that turns toalmost zero when working face advances 50 meters and the maximum subsiding is0.360 meters. Stress stability zone appears above the area 40 meters behind workin
16、gface when working face advances 80 meters and waste rocks are almost compacted. TheII重庆大学硕士学位论文 英文摘要vertical stress of stress stability zone nearly equals to in-situ stress.(4) Two-sided displacement significantly reduces when adopting reinforcedsupport and roadway roof displacement decreases not obviously, which indicates thatroadway roof and floor deformation is mainly floor deformation. Under the effect ofbolting with wire mesh support, vertical
