深部厚煤层开采底板巷道受采动影响矿压显现规律研究
采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用
第一节采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用一、采煤工作面采动后压力显现的状况由于岩层本身的重量以及地质构造等因素，使岩体中存在有一定的应力，称之为原岩石应力，未经采动的岩体内原应力处于平衡状态。
工作面回采时，随着采空范围的增大，上覆岩层产生变形挠曲直至破坏冒落后，岩体内的应力将重新分布，并趋于新的平衡。
（一）开采后采煤工作面上覆岩层活动特征顶板岩层的垮落，首先在于顶板岩层的破断、而后在于破断岩块的失稳。
1、老顶的初次断裂老顶岩层悬露时的情况可近似地视其为“板”。
其四周的支承条件则决定于四周采空的情况及煤柱的宽度。
老顶岩层中，最大的弯矩绝对值发生在长周边的中点，即工作面中部上方顶板岩石中。
因而，顶板岩层达到极限垮落时，首先在工作面中部上方岩层中形成平行于工作面方向的裂缝。
其断裂过程，先由长边中间沿工作面方向向两端扩展，而后由短边中间沿煤柱向两端扩展，裂缝在拐角处呈弧形，形成贯通，老顶岩层中间部分形成X型破坏，随着破坏时岩块间的失稳状态，形成了对回采工作面空间安全上的不同威胁。
2、采煤工作面回采期间岩层移动的特点随着回采工作面的推进，老顶初次断裂后，上覆岩层也将逐步活动，上覆岩层的破坏状态可分为冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。
（二）采煤工作面矿山压力对采区巷道的影响采煤工作面开采中打破了岩石原有的平衡状态，同时也破坏了原有应力分布状态，从而使岩块冒落，或使开采空间处于高度应力状态。
1、采煤工作面周围支承压力分布采煤工作面在开采过程中，导致围岩内的应力不断地趋于新的相对平衡状态。
由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力，称作支承压力。
回采工作面支承压力，常以其分布的范围、形式和峰值大小表示其显现特征。
前支承压力（曾称移动支承压力）——指采煤工作面煤壁前方形成的支承压力，它随着工作面的推进而不断向前移动。
前支承压力作用时间较短，且位置不断变化。
回采工作面推过一定距离后，采空区的冒落矸石有松散状态进入压实状态，此时所形成的最高应力峰值，根据上覆岩层形成的结构状态，前支承压力峰值的位置可深入煤体内2~10m，其影响范围可达到工作面前方90~100m。
深部回采巷道矿压规律及控制优化技术研究
深部回采巷道矿压规律及控制优化技术研究随着煤炭资源开采不断深入，深部回采巷道矿压成为了矿业工作者面临的严峻挑战。
为了保障人员安全和煤炭资源的科学有效开采，对深部回采巷道矿压规律及控制优化技术的研究就显得尤为重要。
一、矿压规律矿压是指地下开采过程中，地压迫使岩石变形产生的能量释放，造成的岩土体的稳定状况及岩石工程的影响。
深部回采巷道矿压的主要表现是巷道破坏、顶板失稳和支架破坏。
矿压的大小与岩石物理力学性质、区域地质构造、工作面开采方式、支撑方式以及采动进度等因素有关。
矿井的深度、坚硬程度越大、煤厚度越大、采动方式越不稳定、支架寿命越短，矿压越剧烈。
二、控制优化技术为了控制深部回采巷道矿压，矿业工作者利用各种技术手段进行控制和优化，具体措施如下：1. 合理选择采动方式。
采用合适的采动方式有助于降低矿压，如柔性开采、分步开采、短进长采等。
2. 选取合适的支护方式。
煤矿下采区岩体支撑通常采用框架支架和单片支架的组合方式，但为了进一步加强支撑，可以使用各种补充支撑，如锚杆和张力杆等。
3. 优化巷道布置和尺寸。
合理的巷道布置和尺寸有利于降低矿压，减少支架使用，并有助于提高采煤量。
4. 管理采动进度。
采动进度的管理不仅是采煤效率的关键，还能够保证采动矿压的均匀分布，减小采动的影响。
5. 加强地质勘探和预测。
合理预测煤层岩体的变形特征和破坏规律，指导合理采矿方法的选择及支护方式的设计。
6. 加强科技力量建设。
煤矿工程中数学模拟、模型试验等研究方法正成为深部回采巷道矿压控制的有力工具。
三、总结深部回采巷道矿压规律及控制优化技术研究对保障矿工安全和煤炭资源的顺利开采至关重要。
只有采用全面而科学的控制和优化措施，才能更好地降低矿压，提高采煤效率，建立科学的矿井生产管理体系。
厚煤层综放工作面矿压显现规律及其支护技术研究
方 案设计 具有 重要 参考价 值 。 关键 词 ：厚煤 层 ；综放 工作 面 ；矿压 显现规 律 ；支护技 术 中图分类 号 ：Ｔ Ｄ ３ ２ ３ 文 献标识 码 ：Ｂ 文 章编 号 ：１ ６ ７ １ — ０ ９ ５ ９ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ － ０ ０ ６ ４ ０４ －
煤
ｄ ｏ ｉ ：１ ０． １ １ ７ ９ ９ ／ｃ ｅ ２ ０１ ３ １ ２ ０２ ４
炭
工
程
２ ０ １ ３年第 １ ２期
厚 煤 层 综 放 工 作 面 矿 压 显 现 规 律 及 其 支护 技 术研 究
任建 喜 ，孟 昌， 占有名 ，史景 阳 ，孙杰龙 ，李 龙 ，贺小俪 ，郭 颖
环进 度 ０ ． ８ ｍ，采高 ３ ． ２ ｍ，放顶煤厚度 ２ ． ８ ｍ。在 ４ １ ０ ３综
放 工 作 面 回采 期 间 ， 回 风巷 围岩 受 到 了不 同程 度 上 的破 坏 。
综放式开 采具有 高产 、高效 和安全 的综合 优势 ，这 种
开 采 方 式 将 在 今 后 相 当 长 的一 段 时 间 内 成 为 我 国 煤 炭 生 产
的主要发展方 向 Ｊ 。随着煤 矿井下 开采 深度 、开采 强度 和支撑压力的增大 以及地 质条 件的复 杂性 ，巷道 压力 显现 剧烈变化 ，这已造成煤矿工作 面巷 道呈不 同程度 的破坏 。 为 了使工作面巷道 支护设 计更 加合理 ，同时保证 采 区安全 生产 ，就需要对其 矿压 显现 规律进 行深 入研 究 为动压影 响下 的工作面巷道支护 提供依据 。研究 ，以便 表明：
为１ ０ ． ５ ４ ｍ，基 本 顶 为 中 、 细 粒 砂 岩 ， 平 均 厚 度 为 ６ ． ９ ３ ｍ，
深埋弱粘结厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律研究的开题报告
深埋弱粘结厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律研究的开题报告一、选题背景深埋弱粘结煤层是我国煤炭资源开采中常见的一种煤层类型，其采高较大，采场面积较大，直接关系到采煤效率和安全生产。
然而，由于煤层强度低、围岩裂隙发育等特点，导致深埋弱粘结厚煤层采动过程中易发生煤层崩落和支护失效等事故，严重威胁着煤矿生产安全。
因此，对深埋弱粘结煤层大采高综采工作面矿压显现规律进行研究，具有现实意义和重要价值。
二、研究目的与意义目的：研究深埋弱粘结厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律，探究其矿压演化路径和规律性，以期提出相应的防治措施和技术支持。
意义：本研究对于提高深埋弱粘结厚煤层大采高综采工作面的安全生产水平具有重要意义。
一方面，研究结果能够为煤炭企业合理确定采高、采煤厚度、间距等参数提供技术支持和依据。
另一方面，针对深埋弱粘结煤层特点，提出相应的支护措施和技术，能够有效预防采动过程中的煤层崩落和支护失效事故，从而降低煤矿生产中的人员伤亡和经济损失。
三、研究内容和方法研究内容：1. 深入了解深埋弱粘结煤层大采高综采工作面矿压显现特点；2. 采用物理模拟试验和数值模拟方法研究矿压演化过程；3. 分析矿压演化路径和规律性；4. 提出有效的支护技术和措施。
研究方法：1. 资料调研法：收集相关文献及实验数据，了解深埋弱粘结煤层特点、煤层崩落和支护失效事故发生机理等方面信息。
2. 物理模拟法：通过模拟深埋弱粘结厚煤层大采高综采工作面环境、压力等条件进行实验，观测模型矿压演化规律。
3. 数值模拟法：采用有限元分析软件建立煤层开采的数值模型，模拟煤层在采动过程中的变形和破坏过程。
四、预期成果1. 深入了解深埋弱粘结煤层大采高综采工作面矿压显现特点；2. 建立煤层开采的数值模拟模型，掌握煤层采动的演化规律性；3. 提出有效的支护技术和措施，为生产现场提供技术支持和依据；4. 发表有关深埋弱粘结煤层大采高综采工作面矿压显现规律研究的学术论文。
厚煤层综放工作面矿压显现规律研究
收稿日期:2024 01 08作者简介:刘赵新(1982-),男,山西晋城人,工程师,从事煤矿安全技术管理工作,E -mail:1597143562@doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2024.05.017厚煤层综放工作面矿压显现规律研究刘赵新(山西泽州天泰能源有限公司,山西晋城㊀048000)摘㊀要:以山西泽州天泰能源某煤矿综放工作面为工程背景,通过现场观测分析出实际工作情况下的支架与围岩稳定性的关系㊁来压规律㊁工作面前方的支承压力分布㊂然后运用数值模拟手段对工作面的矿压显现规律进行研究㊂研究发现,超前支承压力在工作面前约30m 处由原岩应力4.4MPa 开始增大,在距工作面前方5m 处增加至最大值5.2MPa 后急剧降低㊂覆岩垮落高度随着工作面推进逐渐增加,当推进至160m 时,随着冒落矸石逐渐被压实,岩层弯曲下沉量不再增加,覆岩垮落高度不再变化㊂工作面上覆岩层垮落形态呈近似 等腰梯形 状,表现为滑落失稳形式并垮落形成台阶岩梁结构,导致工作面来压比较迅速㊂关键词:综放开采;矿压显现;覆岩破断中图分类号:TD323㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1005 2798(2024)05 0068 04㊀㊀20世纪初期,欧洲国家将放顶煤技术作为一种特殊采煤方法应用于特殊地质条件下的开采[1-3]㊂放顶煤开采技术是在厚及特厚煤层条件下,以一次采全高综合机械化开采为基础而发展的技术[4-6]㊂由于综放工作面最终煤炭采厚是设计采高的一倍甚至于多倍,所以综放工作面覆岩运移规律㊁围压分布规律㊁采准巷道围岩运移规律等都与传统开采方法下矿山压力显现规律有很大不同[6-8]㊂由于一次采出厚度的增加和顶煤回收方式不同等导致的矿压显现用传统矿压理论已经无法合理解释,因此也引发了一系列新的问题,如采场巷道布置不合理㊁回收率低㊁煤柱的留设等㊂因此必须深入掌握综放工作面的覆岩运移规律和矿压显现规律以便控制采场矿山压力,保证安全生产[9-12]㊂本文以山西泽州天泰能源某煤矿综放工作面为工程背景,利用现场实测与数值模拟相结合的手段,对综放开采条件下的矿压显现规律进行了研究,为厚煤层条件下综放工作面安全高产高效开采提供参考㊂1㊀工程地质概况所研究的综放工作面煤层结构简单稳定,为近水平煤层,平均开采深度为180m,煤层倾角3ʎ~5ʎ,含0~2层矸石,矸石主要成分为炭质泥岩㊂煤层平均厚度为11.15m.基本顶厚度为14.2m 的炭质泥岩,直接顶厚度为3.6m 的粉砂岩,煤层底板厚度为9.83m 的粉砂岩㊂顶底板岩性及倾角无大变化,对工作面回采无褶曲影响㊂3209综采放顶煤工作面是采用单一走向长壁巷道布置㊂采高3.5m,放煤高度6.5m,采放比为1ʒ1.86.2㊀矿压现场观测2.1㊀现场观测内容为了获得关于厚煤层综放开采的工作面矿压显现规律和围岩活动的第一手资料,在3209工作面布置3条测线,观测工作面支架的运行状态㊂在回风巷距切眼60m 和80m 处布置2个测站,分别观测采场支架荷载㊁顶板来压规律㊁顶板深基点位移以及支承压力分布情况,获得丰富的观测数据分析研究厚煤层综放开采矿压显现的基本规律㊂2.2㊀工作面矿山压力显现特征2.2.1㊀工作面支架工作阻力观测情况根据自动记录液压支架工作阻力数据,可得出支护阻力随工作面推进变化曲线㊂图1为3号㊁6号㊁9号测量线(分别对应37号㊁85号㊁133号支架)工作阻力与推进距离的关系㊂它们分别代表工作面头部㊁中部和尾部支架的工作阻力的变化㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第33卷㊀第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年5月图1㊀不同测线工作阻力与推进距离之间的变化关系㊀㊀支架载荷观测数据符合正态分布,根据统计学原理,本文采用公式(1)[11]判别基本顶来压步距㊂P M =P -D +σP(1)式中:P M 为判定基本顶来压时工作阻力,MPa;P -D 为支架支护阻力平均值;σP 为支架阻力均方差㊂以实测阻力平均值P -加其一倍均方差σP 为老顶来压的判据P '.再加上初撑力和时间加权平均阻力的平均值加其一倍均方差为老顶来压的辅助判据㊂由现场测量数据确定工作面基本顶初次来压步距为56.8m.老顶初次来压步距大,周期来压步距为11~21m,平均为15.5m.2.2.2㊀采动影响范围及支承压力观测情况超前支承压力观测站设在工作面回风巷道,测力仪安设在工作面回风巷距开切眼60m 和80m 处的煤壁内㊂工作面前方超前支承压力分布如图2所示㊂图2㊀3209工作面前方超前支承压力分布㊀㊀由图2可知,工作面前方超前支承压力在工作面前约30m 处由原始岩初始应力4.4MPa 开始增大,且增幅呈现上升状态,在距工作面前方5m 处增加至最大值5.2MPa,然后急剧降低,支承压力应力集中系数约为1.2.2.2.3㊀覆岩移动规律的观测与分析在3209工作面回风巷道距上山165m 和192m 分别安设2个深基孔观测站,在上部煤层深处的2个基点处分别跟踪上部煤层在1m 和3m 的运移㊂以及顶板深处分别跟踪2m㊁6m 层处的2个基点的移动㊂深基点在顶煤和顶板中的具体层位如图3所示㊂图3㊀深基点在顶煤顶板中布置示意㊀㊀完成深基点安装后,即进行初次测量,测量并记录深基点与钻孔之间的距离㊂在随后的工作面推进中,每隔4m 进行一次观测㊂随着工作面向深基点推进,测量密度加大,每隔1m 或2m 测量工作面一次㊂记录安装在顶煤和顶板中深基点的监测详细数据,最终获得深基点随工作面推进距离的关系㊂其观测数据图如图4㊁图5所示㊂图4㊀顶煤随工作面推进的运移规律图5㊀顶板随工作面推进的运移规律96第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀刘赵新:厚煤层综放工作面矿压显现规律研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀由图4与图5可知,顶煤在工作面煤壁前方15m处开始移动,随着工作面的推进,顶煤随采随冒㊂且顶煤中1m和3m处的测线变形步调基本一致,这说明3号煤的冒放性较好㊂距煤壁约10m处的顶板岩层开始移动,移动速度缓慢增加㊂且位于顶板中两个深基点的运移是相同的,表明顶板各层无离层现象㊂此外由图可知,顶板自煤壁后方20m 处位移显著增大㊂3㊀综放面覆岩运移规律数值模拟研究3.1㊀数值模型的建立数值计算模型如图6所示,模型长300m,高150m,在模型顶部施加等效应力1.5MPa,为消除边界效应,模型左右两边分别预留50m煤柱,煤层为近水平煤层㊂边界条件为固定模型底部边界与左右两边界;在模型内部分别布置测点和3条测线:①煤层之上直接顶内布置1条测线;②关键层中设置1条测线;③关键层上软弱随动层中设置1条测线㊂模型边界与测线布置如图6所示,记录每条观测线位置处的应力和位移数据㊂图6㊀原始模型及测线布置图3.2㊀UDEC模拟计算及结果分析3.2.1㊀模型开挖由于支架无法改变煤岩在开挖过程中的宏观运动,因此对于支架不做考虑㊂工作面总推进长度为200m,在模型开挖后,其对应的直接顶㊁关键层的破断情况和软弱随动层的运移情况如图7所示㊂图7㊀不同开挖距离时覆岩运移情况㊀㊀如图7所示,在工作面从初始位置开挖至30m 期间,工作面上方直接顶岩层垮落,垮落范围从下到上逐渐降低,其垮落形态如图7(a)所示;在工作面从30m推进到60m期间,位于直接顶上方的部分岩层开始出现裂缝并垮落,并且裂缝发育导致直接顶垮落至基本顶,此时基本顶岩层在采动与自重的复合作用下产生弯曲下沉,垮落形态如图7(b)所示;工作面由60m持续向前推进至90m,直接顶与老顶之间出现明显的离层,如图7(c)所示;当工作面向前继续推进至120m时,直接顶与基本顶之间的离层量逐渐减小,基本顶上方软弱岩层随基本顶一同逐渐弯曲下沉,随工作面的推进裂隙发育范围继续增大,当基本顶出现大规模破断垮落时,基本顶产生初次来压,此时支架动载明显;当推进至160m 时,采空区后方已冒落矸石逐渐被压实,采空区中部裂隙逐渐闭合,岩层弯曲下沉量不再增加,覆岩垮落高度不再变化㊂通过UDEC模拟得到的结果发现,工作面采动覆岩最终垮落形态呈近似 等腰梯形 状,顶板单一关键层结构易发生滑落失稳形成台阶岩梁结构㊂此07㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第33卷结构的失稳能使覆岩载荷得到充分传递,工作面来压比较迅速,容易造成工作面压架事故,地表下沉明显㊂3.2.2㊀数据分析在连续开挖过程中,对直接顶㊁关键层㊁软弱随动层位置进行位移监测,观察开挖过程对上覆岩层的运移影响,其下沉曲线图如图8所示㊂图8㊀不同层位测线位移曲线图㊀㊀通过对覆岩位移曲线进行分析可以得出:在工作面推进至30m 时,工作面直接顶开始出现下沉现象,下沉量约为3.2m,基本顶出现轻微的下沉,软弱随动层未出现下沉现象;在推进至70m 时,关键层开始产生滑落失稳,出现破断垮落情况,此时位于关键层上方的软弱随动层出现下沉现象;工作面推进达160m 时,关键层位置形成台阶岩梁结构,此时覆岩最大下沉量达9.8m,关键层上方软弱随动层也出现台阶下沉现象,总下沉量约为7.8m,软弱随动层的台阶下沉现象相对于关键层有滞后现象㊂4㊀结㊀语1)㊀工作面前方超前支承压力在工作面前约30m 处由原岩应力4.4MPa 开始增大,在距工作面前方5m 处增加至最大值5.2MPa 后急剧降低,支承压力应力集中系数约为1.2.2)㊀随着工作面推进,上覆岩层垮落高度逐渐增加,当工作面推进至160m 时,采空区后方已冒落矸石逐渐被压实,采空区中部裂隙逐渐闭合,岩层弯曲下沉量不再增加,覆岩垮落高度不再变化㊂3)㊀随工作面继续推进,工作面采动覆岩最终垮落形态呈近似 等腰梯形 状;上覆岩层整体表现为滑落失稳形式并垮落形成台阶岩梁结构,导致工作面来压比较迅速㊂参考文献:[1]㊀王家臣,仲淑姮.我国厚煤层开采技术现状及需要解决的关键问题[J].中国科技论文在线,2008,11(3):829-834.[2]㊀王金华.我国大采高综采技术与装备的现状及发展趋势[J].煤炭科学技术,2006,34(1):4-7.[3]㊀毛德兵,姚建国.大采高综放开采适应性研究[J].煤炭学报,2010,35(11):1837-1841.[4]㊀史晓亮.大倾角厚煤层综放工作面智能化开采方案构建研究[J].煤,2023,32(6):74-76.[5]㊀王瑞杰.庞庞塔煤矿9-301综放工作面放煤参数设计[J].煤,2023,32(3):106-108.[6]㊀钱红亮,赵晓凡.综放工作面冲击危险性评价及防治措施[J].煤,2022,31(10):29-33.[7]㊀朱涛.软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术研究[D].太原:太原理工大学,2010.[8]㊀孟宪锐,李建民.现代放顶煤开采理论与实用技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.[9]㊀张顶立.综合机械化放顶煤开采采场矿山压力控制[M].北京:煤炭工业出版社,1999.[10]㊀靳钟铭.放顶煤开采理论与技术[M].北京:煤炭工业出版社,2001.[11]㊀谢耀社,宋晓波,胡艳峰,等.缓倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率数值模拟[J].煤炭科学技术,2008(6):19-22.[12]㊀汪云甲,杨敏,侯杰.放顶煤开采采出量与采出率计算精度的探讨[J].中国矿业大学学报,2000,29(6):26-30.[本期编辑:路㊀方]17第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀刘赵新:厚煤层综放工作面矿压显现规律研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
石拉乌素煤矿深部大采高综采工作面矿压规律研究
石拉乌素煤矿深部大采高综采工作面矿压规律研究秦立堂，顾颖诗，吴震（1.兖州煤业股份有限公司济南煤炭科技研究院分公司，山东济南250000;2.内蒙古昊盛煤业有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000）摘要：为研究鄂尔多斯地区深部复合煤层大采高综采开采方式下的采煤工作面矿压规律，本文以石拉乌素煤矿221上01工作面为研究对象，制定针对性现场观测方案，在工作面开采期间开展矿压实测,分析总结得到了该地质和开采条件下的顶板活动规律及矿压显现特征,为该矿后续工作面开采过程中的采场围岩控制和巷道支护优化提供了科学依据。
关键词：高地压矿井；大采高综采；矿压规律中图分类号:TD323文献标志码:A文章编号:1009-0797（2021）03-0099-04Study on ground pressure law of large mining height fully mechanizedmining face in deep compound coal seamQIN Litang1,GU Yingshi2,WU Zhen2（1.Y^^hou C厨I九dus好Co.,Ltd.Jk问Co说％ience and Technology Research Institute Branch,J^an250000，体也a;2.bner Mon和ba Haosheng Coal Industiy Co.,Ltd.,Ordos017000,Chin a）Abstract:In order to study the ground pressure law of a deep and high pressure mine in Ordos area under the mode of fully mechanized mining with large mining height,this paper established the field observation scheme of Shilawusu coal mine221上01mining face,carried out the field measurement of ground pressure during the miningperiod,analyzed and summarized the roof activity law and ground pressure behavior characteristics under the geological and mining conditions,which was the follow-up working face of the mine.It will provide a scientific basis for surrounding rock control and roadway support optimization in the process of mining.Key words:High pressure mine;Fully mechanized coal mining with high mining height;Law of ground pressure0引言石拉乌素煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市境内呼吉尔特矿区,矿区正处于开发建设阶段，附近相邻矿井中可借鉴的开采经验较少。
深部巷道支护与矿压显现规律摘要
深部巷道支护与矿压显现规律摘要：深部开采巷道支护效果的好坏直接影响到矿井的安全高效，已成为深部开采能否顺利进行的主要制约因素之一，因此本文开展对深井巷道矿压显现规律的研究，以期能为后续类似条件的安全开采提供很强的保障。
1引言深部开采必然诱发出一系列工程灾害:1）巷道变形速度快、巷道围岩变形范围大；巷道持续变形、流变成为深部巷道变形的主要特征；2）采场矿压显现剧烈，采场失稳，易发生破坏性的冲击地压；3）金属矿和煤矿相关的统计资料表明，随着开采深度的增加，岩爆的发生次数及强度会随之上升，巷道中岩爆危险性增加；4）瓦斯高度聚积诱发严重的安全事故；5）深部开采条件下，岩层温度将达到摄氏几十度的高温，作业环境恶化；6）矿山深部开采诱发突水的几率增大，突水事故趋于严重；7）井筒破裂加剧；此外深部开采对地表环境也往往造成严重损害。
中国矿业大学钱鸣高院士指出：深部高应力来自两个方面：1）原岩应力绝对升高；2）开采应力与原岩应力叠加，更易集中，称其为采动应力集中。
他指出理论是解开岩体运动全过程的一种科学方法和途径，必须深入研究“采动岩体中的关键层运动对深部资源开采的影响”。
2深井巷道支护理论研究理论指概念、原理的体系，是系统化了的理性认识。
科学的理论是社会实践的基础上产生并经过社会实践的检验和证明的理论，是客观事物的本质、规律性的正确反映。
科学理论的重要意义在于它能指导人们的行动。
没有理论指导的实践是盲目的实践。
巷道支护理论的核心是关于巷道支护与围岩相互作用本质与规律的系统化理性认识，它一直是岩石工程研究的一个重要的难点。
巷道工程与人们常见的地铁等浅层工程比较有如下特点：(1)巷道埋藏深，地应力大，一般的地铁等浅层地下工程埋深十余米，大的通常不超过30m。
而我国煤矿目前开采深度平均在450m左右，大多数巷道在地表下数百米以下，地应力是浅层地下工程地应力的几十倍。
(2)巷道支护级别低，支护投入少。
巷道工程大多是临时性工程，受经济条件的限制，相对地不可能像地铁等永久性民用地下工程那样高强度投入巷道支护，而巷道围岩不可避免的要出现一定程度的破坏，巷道维护级别低(3)巷道支护载荷不确定浅层地下工程通常是把上覆岩土层全都看成是载荷，支护也有条件担负起上覆岩土的全部重量。
大埋深大采高回采巷道矿压显现规律研究
深灰 色，泥质结构 ，块状构 造 ，含植 物根茎 化石 ，局部缺失 。 浅灰 色，厚层 状 ，以石 英为 主 ，长 石 次之 ， 底部见裂 隙，局部缺失 。 灰色 ，粉砂 泥质结构 ，夹 炭质薄 层 ，含植 化
碎片。
监测 工作 面标 高一 ６ ４ ０ ． ０￣－ 一 ７ １ ６ ． ６ ｍ，地 面标 高 ＋ １ ８ ． ７～＋ ２ ３ ． ８ ｍ。工作 面平 均煤 厚 ５ ． ３ ３ ｍ，综 合考
黑 色 ， 粉 末 状 为 主 ，含 较 多 颗 粒 及 少 量 块 状 ，半暗半亮 型 ，局部 发育 １～２层 泥 岩或 １ ３ — １ 煤 ５ ． ３ ３ 炭 质 泥 岩 夹 矸 ，煤 层 结 构 １ ． ７ ０（ ０ ． １ ９）
３ ． ４ ４ｍ。
１ 监测 工作面 概 况
大埋 深大 采高回采巷道矿 压 显现规 律研 究
赵
【 摘
军 ，彭
博 ，柳
杰 ，王建平
（ 中国矿业大学 （ 北京 ）资源与安全工程 学院 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
要］ 为研 究大埋深大采高工作 面两巷在 回采期 间矿压 显现规律 ，对巷 道 围岩 变形 、应力
变化和松 动圈大小进行 了现场监测 。分析监测 结果得 出，工作面超 前支 承压力影 响范 围为 ４ ０～５ ０ ｍ。 巷道 两帮最大 移近量为 ０ ． ３ ５ ｍ，底板最大移近量 为 ０ ． ２ ５ ｍ，顶板最大 离层量为 ０ ． ３ ２ ｍ。煤体 内应力集 中系数 ３～ ４左右 。未 受采 动超前支承应力 的影响前巷道松 动圈最大为 １ ． ８ ｍ，受影响后增加至 ２ ． ６ ｍ。 ［ 关键 词］ 大埋深 ；大采高 ；围岩变形 ；松动 圈；支承压力 ［ 中图分类号 ］Ｔ Ｄ ３ ２ ３ ［ 文献标识 码］Ｂ ［ 文章编号］ １ ０ ０ ６ — ６ ２ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ４ — ０ １ ０ ０ — ０ ４
深部矿井工作面矿压显现规律研究
０ 引 言
对 于工 作 面矿 山压力 的研 究前 人 做 了很 多 工 作 ， 中现 场观 测 和相 似 模拟 方法 使 用 的 比较 多 。 其 而数 值 模拟 手 段 以方 便 、实 用等 优 点进 入 了这 一 领 域 ， 以后研 究 提 供 了另 一个 参考 手 段 。 １３ 为 １４ （１ １ 工 作 面 为淮 沪煤 电公 司 丁 集 煤 矿 东 部 区域 １— ３１ 煤 首 采工 作 面 ，有 关工 作 面矿 压显 现 规律 资 料 缺 乏 ，给工 作 面 的支 护设 计 和顶 板管 理 带来 许 多 不 确定 因素 。因此 该 面矿 压 的研究 对 于 以后 相邻 工
数 值 模 型共 有 ６ ７ 个 单 元 格 ， 型总 高 度 ４３ ５ 模
为 ９ ． ｍ， 度 为 ３ ０ｍ， 度 为 ３ ０ｍ。 型上 部 ９ 长 ４ ０ 宽 ０ 模
边 界 是应 力边 界条 件 ， 其余 边 界是 位 移边 界 条件 ， 模 拟 煤 层 倾 角 为 ７ ， 作 面沿 俯 斜 推进 ， 拟 工 。工 模 作 面平 均 采深 为 ６ ５ 工 作 面 上覆 岩层 平 均 容 ４ ．ｍ， ５
１４ （ ） １ １３ 工作面的开采有一定 的影响。 该面瓦斯资 料 主 要根 据 地 质报 告 １— ３ １煤 瓦斯 含 量 与底 板 标
基金项 目：高等 学校博士 学科点专 项科研 项 目
（０ ０ ４ ５ １０ １ ２ １３ １ １ ０ ０ ）
图 １ １ ４ （）ｒ 面 平面 图 １３ －作 １
强 烈影 响范 围在 １ ～ ． ３ｍ之 间 。工作 面前 方 ６ ５ ０ｍ
内点位 移 较 大 ， 超前 支 承压 力影 响较剧 烈 。
深部矿井综采工作面矿压显现规律及控制
深部矿井综采工作面矿压显现规律及控制高争(平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467012)摘要：本文主要针对深部矿井中老顶岩层厚、应力高以及煤层易自燃等情况，采用现场观测及矿压监测设备进行了深入监测，并通过分析采场来压，支架受力以及工作阻力等对综采工作面的矿压规律显现进行归纳分析，对顶板的初次来压与周期来压强度进行了确定。
最后从巷道布置优化与巷道支护改进两个方面对矿压的控制进行了讨论。
关键词：深部矿井；综采工作面；矿压显现规律；控制策略0 引言在我国的煤炭开采中，随着开采深度的加深，矿山压力的显现也愈来愈明显。
如何对矿压的显现规律进行准确分析，并由此制定有效的控制策略是我国煤矿企业普遍关注的问题。
目前，对于矿压显现规律的认识主要是通过实测的方式进行，但由于该测量方法非常容易受到周围地形条件的影响[1]。
本文在分析过程中，通过结合综采工作面的实际情况，对矿压观测的方法进行了详细分析，并对顶板的来压规律进行了实测分析。
在此基础上，通过对巷道的布置进行优化，使其尽量避开煤柱的集中应力、构造集中应力及采动应力，同时，对于传统的巷道支护形式进行了改进，使其既能够加固围岩，又能够增加支护力，从而对矿压起到了较好的控制效果。
1 综采工作面概况本综采工作面是西侧为采区的下山保护煤柱，东侧为井田边界的保护煤柱，北部为综采的工作面，南侧为未采的综放工作面。
综采工作面的走向长度为1356m，可开采长度为1245m。
整个工作面的倾宽度为188m，表面标高为+510-+524m，煤层的顶板高程为-295- -336m。
该煤层为中侏罗统义马组2-2煤，煤种则为低变质的长焰煤，走向111°-136°，倾向度201°-228°，而倾角为10°-17°，平均为11°。
该区域煤层厚度为6.6-9.8m，平均厚度为6.8m。
煤层的结构较为复杂，其中下部含有夹矸0-5层，每层厚度为0.1-0.3m，为不稳定煤层。
近距离厚煤层开采的矿压显现规律研究
- 118 -工 程 技 术０ 引言我国是一个煤炭资源储量非常丰富的国家，其中厚煤层（煤层厚度大于等于3.5 m）的储量约占全部煤炭储量的一半，生产的煤炭总量也占全国产量的一半，远高于世界平均水平的15%。
综放开采技术在科研工作者的长期研究下，取得了很多丰硕的成果，使得综放开采技术得到了大面积的推广和应用。
但是综放开采仍存在各种各样的问题，如“坚硬顶板条件下放顶煤”“硬煤条件下放顶煤”“煤层含夹矸”等条件下综放开采的安全保障技术，都有待进一步研究，其中坚硬顶板条件下的综放开釆也是重要研究课题[1]。
为了解决此类技术难题，必须研究坚硬顶板条件下的矿山压力显现规律，许多专家学者都对此进行了研究和探讨，许家林等人将对采场上覆岩层小范围或者直到地表大范围岩层运动起主要控制作用的岩层称为关键层，并在关键层理论提出后，给出了判定是否为关键层的方法，阐述了关键层在上覆岩层中的作用机制；钱鸣高、廖协兴等[2]利用薄板模型与塑性力学理论分析顶板状态，认为老顶初次来压前后的破断形式分别为O-X 型和半X 型破坏；王家臣[3]等研究了顶板边界在不同条件支撑下的位移应力解析解；王平等在分析计算两对边简支、两对边固支弹性矩形薄板的解时引入了水平应力。
基于弹性基础梁理论，蒋金泉等揭示了高位硬厚岩层弹性基础边界下破断规律的演化特征；潘岳、顾士坦[4]基于Winkler 弹性地基基础，又引入软化地基，得出在埋深200 m~300 m 范围内，软化地基给予煤壁处顶板的地基反力为全弹性地基的4倍，并求得在煤壁前面的最大弯矩。
尽管针对近距离厚煤层坚硬顶板条件下的矿山压力显现规律进行了有效的研究，但是由于煤矿地质条件的不同，一套支护理论和设备无法满足所有煤矿支护的需求，必须针对不同的地质条件进行分析研究，基于近距离厚煤层开采的矿压显现规律的特点，制定出合理的支护方案，保障煤矿井下巷道的安全开采。
该文以中煤平朔集团井工三矿39201工作面的开采为工程背景，该文结合上述几种坚硬顶板条件下的矿压研究理论，采用了力学分析和现场检测相结合的方法，分析了综放工作面上覆坚硬顶板的破断情况，研究了坚硬顶板条件下工作面的初次来压、周期来压情况和来压强度等矿压显现规律。
深埋综放工作面过集中煤柱矿压规律及防治技术
深埋综放工作面过集中煤柱矿压规律及防治技术发布时间：2022-10-11T03:06:50.281Z 来源：《建筑实践》2022年10期5月（下）作者：魏宏斌[导读] 近年来，随着煤炭需求和开采力度的不断加大魏宏斌62042219900212****摘要：近年来，随着煤炭需求和开采力度的不断加大，煤层主采煤层的开采，局部埋深超过450m，由于地质构造、工作面布置方式等因素的影响，煤层开采时遗留了一些煤柱，造成下煤层工作面在通过此类煤柱附近的开采范围内发生压架事故、支架活柱短时间急剧大幅下缩、支架立柱爆缸、漏顶、片帮严重等剧烈的来压现象，影响工作面的安全回采。
关键词：深埋综放工作面；集中煤柱；矿压规律；防治技术引言在我国煤炭资源开采的过程中，开采煤层逐步由浅部转移至深部。
因此，部分煤矿面临多煤层开采情况时，上煤层近距离甚至极近距离煤柱影响下煤层巷道布置及工作面矿压显现存在等问题。
若工作面布置位置或液压支架选型不合理，将出现工作面强矿压显现乃至压架事故等问题，严重制约工作面的安全开采。
受上覆遗留煤柱在底板岩层中传递支承应力的影响，下煤层回采巷道及工作面会发生不同程度的失稳破坏。
1集中煤柱概况综放工作面在机尾推进至580.2m处，工作面辅运顺槽副帮向工作面131．5m(机尾至工作面92号支架处)范围内上覆22107综采工作面跳采遗留集中煤柱，煤柱沿推进方向长度341m，影响推进范围580．2～921．2m。
在集中煤柱影响范围内，工作面埋深450～470m，与2－2煤层间距70～75m，回采段煤层直接顶岩性为砂质泥岩，厚度4～12m；老顶岩性为细粒砂岩，厚度14～24m;底板岩性为砂质泥岩。
2巷道围岩应力变化规律工作面一次采动后,不同区段煤柱宽度下二次采动期间巷道围岩垂直应力，分析可知:①工作面回采以后,巷道围岩垂直应力场随着区段煤柱宽度的不同而发生比较大的变化,巷道围岩的垂直应力值具有一定的变化规律,巷道两帮垂直应力值由2.5MPa增大为8MPa左右,顶板垂直应力值从5MPa增大为15MPa,底板垂直应力值从5MPa增大为12MPa,由此可见,煤柱宽度增大后,1105N工作面进风巷围岩垂直应力的影响范围也随之增大;②煤柱宽度由4m增大为24m的过程中,区段煤柱内垂直应力峰值发生明显变化,其数值由7.5MPa增大为20MPa。
深井工作面回采巷道矿压显现规律研究
２ ． ４ ｍ。７ ０ １ ５ １ 巷 道 断面支 护示 意 图见 图 １ 所示。
图 １ ７ ０ １ ５ １巷 断 面支 护 示 意 图
某矿 ７ ０ １ ４工作 面所采 煤层 为 ７ ＃ 煤层 ， 煤 层 坚 固性 系数 ｆ ＝ ３ ， 内生裂 隙发育 ， 煤层均厚为 ５ ． ４ ｍ， 平 均倾 角 为４ ． ５ 。 ， 属稳 定 可 采厚 煤 层 。工 作 面 地 质 条 件 和水 文 条件较 简单 ， 存 在 的小断 层 均不 影 响 工作 面正 常 回采 ， 工作 面直 接顶 为均 厚 ２ ． ３ ｍ 的含 植 物 化 石 和 黄 铁 矿 的 砂质 泥岩 ， 老顶 为 厚２ ． ３ ｍ ～６ ． ５ ｍ 质地 坚 硬 细砂 岩 ， 直 接底 为 厚 ０ ． ２—０ ． ８ ５ ｍ 深灰 色松 软 泥岩 ， 老 底 为 厚 ３ ． ２ ｍ～ ５ ． ６ ｍ的呈 层 理 状 砂 质 泥 岩 。工 作 面 开 采 方 法 为 后退式 一 次 采 全 高综 合 机 械化 采 煤 法 ， 通 风 方 式 为 进两 回， 即由运输巷进 风 ， 回 风 巷 和 瓦 斯 排 放 巷 回 风， 回采巷道 支护 方 式均 采用 锚 网索 支护 方 式 ， 超前 支 护 范 围 内增 设 三排单 体柱 进行 支护 。 ２回采巷 道矿 压显 现规 律 ２ ． １回采巷道 支护 参数 工作 面运 输 巷 ７ ０ １ ５ １巷 道 断 面 为 矩 形 ， 净 断 面 尺 寸为 ２ ． ７×４ ． ６ ｍ（ 高 ×宽 ） ， 采用 “ 锚 杆一 金 属 网一 锚 索一钢带” 联合支护方式。其 中， 顶板锚杆为左旋无纵 筋螺纹钢锚杆 ， 其参数为 ￣ ｐ ２ ０ ｍ ｍ×１ ８ ｏｍ ｍ， 间排距为 ８ ０ ０ ｍ ｍ， 配用 ４ ． ３ ｍ Ｗ 型钢带 ， 巷 道 两 帮 顶 角 锚 杆 与 垂 直 方 向呈 ２ ０ 。 角 。锚 索 为 ｑ ￣ ２ ７ ｍｍ ×６ ０ ０ ０ ｍ ｍ 预 应 力锚 杆， 间排距 为 ２ ． ４ ｍ， 金 属 网为 ３ ０ ｍ ｍ× ３ ０ ｍ ｍ 的菱 形 网 ， 接 口处用 金 属 丝 拧 扎 固定 。巷 道 两 帮 采 用 “ 锚 杆— 金
煤矿采矿动压对巷道围岩稳定的影响研究
煤矿采矿动压对巷道围岩稳定的影响研究煤炭深井开采是世界上大多数采煤国家目前和将来面临的问题。
随着开采深度的不断加大，巷道围岩的稳定性越来越差，矿压显现强烈等较多不利因素4。
尤其是巷道同时还受到来自工作面推进和回采产生的动压影响3。
由于这些不利因素会导致煤矿开采的经济指标下降，为此本文基于对某煤矿采矿巷道围岩稳定性的影响因素的深入研究，弄清这些影响巷道围岩稳定性的不利因素及其作用机理、程度和范围，为制定相应的控制对策，提高煤炭的回采率以及采场巷道的支护提供依据，对提高采矿巷道的安全性以及改善矿山整体经济效益有非常重大的意义1。
1 巷道围岩失稳破坏的特点一般情况下，深部巷道围岩的变形特征与围岩所承受的压力存在着密切关系，随着开采深度的不断加大，巷道埋深随之增大，上覆岩层的自重应力也增大，两者之间存在线性关系。
在采动应力、上覆岩层的自重应力和构造应力等多重应力的叠加作用下，超过巷道支护体系所能够承受的应力时，深部的巷道围岩的稳定性就会变得很差，甚至破坏。
正由于巷道围岩失稳破坏原因的多重性和各异性，使得巷道围岩失稳破坏的变形形态也存在差异性，因此在多重应力的共同作用下，深部巷道围岩的失稳破坏主要呈现以下几个特点：（1）顶板下沉。
由巷道上方破碎岩体自重压力、上覆岩层压力或其他地应力而引起的垂直应力，因垂直力和上覆岩层构造不同，所以沿纵向巷道的变形也存在较大的差异，成波浪状。
（2）底鼓。
底鼓的产生是由于在垂直压力作用下，底板岩石较软，岩层内有节理发育，水容易进入岩石内部，遇水后岩石单轴抗压强度降低或者是底板岩石含有膨胀性粘土矿物而遇水后膨胀，都可能出现底鼓，底板的起伏不平会影响正常运输。
（3）上帮或者下帮变形。
上帮或者下帮变形产生的原因是在垂直压力或围压力作用下，巷道两帮一帮岩石硬，一帮岩石软（或者破碎）而产生的破坏形态。
（4）两帮挤进。
在垂直应力的作用下，若两帮岩石较软或破碎，而底板岩石却又比较坚硬时就会出现两帮挤进。
深部开采煤层底板采动变形破坏规律研究
ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍ ｓ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｂ ｕ ｒ ｉ ｅ ｄ ｄ ｅ ｅ ｐ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ｗ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ａ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｎ ｅ ｄ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ａ ｍ ｉ ｎ ｅ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ — ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ
文章编号 ： １ ０ ０ ８ — ４ ４ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ０ ８ － 动变 形 破 坏 规律 研 究
唐 鑫 ， 姜振 泉 ， 雷 娟 ， 李彦彬
（ １ ． 中国矿业大学 资源与地球科 学学院， 江苏徐州 ２ ２ １ １ １ ６ ；
ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ １ ３ ０ ５ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｉ ｎ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｒ ｏ ｏ ｆ ａ ｎ ｄ ｌ ｆ ｏ ｏ ｒ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ａ ， ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｗ ａ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｚ ｏ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｅ ｐ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｆ Ｌ ＡＣ ３ Ｄ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ， ｉ ｔ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｏ ｏ ｒ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｐ ｔ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ａ ｎ ｌ ＇ ｂ ｅ ｉ ｎ ｇ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ２ ２ ｍ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕｌ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｅ ａ ｍ ｌ ｆ ｏ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｏ ｆ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ｐ ｔ ｈ ．
采矿学(第16章 准备巷道矿压显现及控制)详解
图7-10 区段巷道布置方式示意图 a—煤柱护巷；b—无煤柱护巷
(二） 区段巷道矿压显现规律 （1） 煤体-煤体巷道服务期间内，围岩的 变形将经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和 采动影响三个阶段。由于巷道在采面后方已 经废弃，巷道仅经历采面前方采动影响，围 岩变形量比采动影响阶段全过程小得多，一 般仅1/3左右。
（2）煤体-煤柱或采空区巷道服务期间，围岩 的变形同样经历巷道掘进影响、掘进影响稳定 和采动影响三个阶段。但是巷道整个服务期间 内，始终受相邻区段采空区残余支承压力的影 响，三个影响阶段的围岩变形均大于煤体-煤体 巷道。 （3）煤体-煤柱或无煤柱巷道服务期间，围岩 的变形将经历全部的五个阶段。围岩变形量远 大于无采动及一侧采动稳定后巷道。
图 7-3 采空区应力重新分布概貌 1—工作面前方超前支承压力 2、3—工作面倾斜方向残余支承压力 4—工作面后方采空区支承压力
工作面超前支承压力影响范围为40～80m，支 承压力峰值位置距煤壁一般为4～8m应力增高系数 为2～4。工作面倾斜方向固定性支承压力影响范 围一般为15～40m，支承压力峰值位置距煤壁一般 为15～20m，应力增高系数为2～3。 相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点 发生相互叠加，称为叠合支承压力。例如，在上 下区段之间，上区段采空区形成的残余支承压力 与下区段工作面超前支承压力叠加，在煤层向采 空区凸出的拐角，形成很高的叠合支承压力，应 力增高系数可达5～7，有时甚至更高(图7-4)。
三、构造应力对巷道稳定性的影响 （一） 构造应力 构造应力的基本特点是以水平应力为主， 具有明显的方向性和区域性。 (二） 水平应力对巷道稳定性的影响 水平应力是影响巷道顶板冒落、底板臌起、 两帮内挤的主要因素。顶板岩层在水平应力 作用下可能出现两种破坏形式：一是薄层页 岩类岩层沿层面滑移，二是厚层的砂岩类岩 层以小角度或沿小断层产生剪切，顶板失稳 冒落。
深部厚煤层开采对底板大巷围岩稳定性影响的实测研究
深部厚煤层开采对底板大巷围岩稳定性影响的实测研究作者：康健来源：《中国新技术新产品》2014年第01期摘要：1282（3）工作面是淮沪丁集煤矿西翼13-1煤首采面，研究其对底板大巷围岩稳定性影响规律对后续工作面合理停采线留设提供合理的依据，通过现场布点监测、拍照获得了大采高工作面对底板大巷围岩稳定性影响的规律。
关键词：深部厚煤层；底板影响；实测研究中图分类号：TD35 文献标识码：A1 工程概况1282（3）工作面煤层底板标高-790～-825m，工作面走向平均长1760m，工作面面长185m，整体煤岩层倾角0～10°，平均3°，煤层平均厚4.1m。
工作面巷道布置包括运输顺槽、轨道顺槽、切眼和高抽巷。
运输顺槽与轨道顺槽采用平行布置方式，跟13-1煤层顶板施工。
巷道布置示意图如图1所示，研究工作面回采对底板采准大巷的采动影响试验点选择为西一13-1煤轨道大巷，因其离工作面切眼最近，约为1911m，且巷道顶板距13-1煤垂直距离亦最近，约为9～11m，同时也考虑到现场施工及钻孔窥视、钻孔应力采集等利于观测的条件。
西一13-1轨道大巷属于深井软岩巷道，受到11-2煤和13-1煤采掘活动影响，巷道变形大，经过多次修护，1282（3）工作面开采前西一13-1轨道大巷修护情况如表1所示。
主要修护加固方案：（1）支护参数（2）注浆技术参数方法（3）喷浆技术参数及方法混凝土喷厚100mm，强度C20，配合水泥：黄沙：碎石（粒径≦15mm）=1：2：2（体积比），水灰比为0.45：1，速凝剂为水泥重量的3%～5%。
洒水养护不小于7天。
2 实测研究（1）底大巷表面位移观测在大巷布置的测点如表2及图3所示。
将大巷和运顺联巷的交岔点作为基准点，通过测量各测站距离交岔的距离来描述测站的位置。
（2）底大巷多点位移计观测多点位移计测站布置如下图4所示。
在西一13-1轨道大巷左帮安装钻孔应力计，安装深度为20m。
厚煤层巷道矿压显现规律研究
第４２卷第８期能 源 与 环 保Ｖｏｌ ４２ Ｎｏ ８ ２０２０年８月ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＡｕｇ． ２０２０ 檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾殧殧殧殧开采与运输收稿日期：２０２０－０６－０６；责任编辑：陈鑫源 ＤＯＩ：１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０２０．０８．０３９基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目（５０９０４０３３）作者简介：马智勇（１９８１—），男，河南义马人，工程师，硕士，现从事煤矿冲击地压与瓦斯灾害防治方面研究工作。
引用格式：马智勇．厚煤层巷道矿压显现规律研究［Ｊ］．能源与环保，２０２０，４２（８）：１７８ １８２，１９１．ＭａＺｈｉｙｏｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｎｌａｗｓｏｆｓｔｒａｔａｂｅｈａｖｉｏｒｓｉｎｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｒｏａｄｗａｙ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０２０，４２（８）：１７８ １８２，１９１．厚煤层巷道矿压显现规律研究马智勇（中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 ４０００３７）摘要：针对厚煤层开采时矿压对巷道的影响的问题，从理论和实践上阐述位于厚煤层内的区段集中巷、采区上（下）山及大巷整个服务期间采动影响过程中的矿压显现规律和围岩变形，以及厚煤层巷道的维护技术。
利用ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟软件，分别分析了采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板压力规律以及采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板位移规律。
提出要掌握巷道的围岩性质及其对巷道维护的影响，合理确定护巷煤柱宽度，在邻近煤层开采中，采用上部煤层在厚煤层上方跨采，或者厚煤层巷道开掘之前上部煤层预先开采等卸压措施。
从而避免了厚煤层开采过程中矿压对巷道的影响，保证了煤矿的安全高效回采。
关键词：厚煤层巷道；矿压规律；数值模拟；应力特征；位移特征中图分类号：ＴＤ３２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－０５０６（２０２０）０８－０１７８－０５ＳｔｕｄｙｏｎｌａｗｓｏｆｓｔｒａｔａｂｅｈａｖｏｉｒｓｉｎｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｒｏａｄｗａｙＭａＺｈｉｙｏｎｇ（ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｈｏｎｇｑｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｒｏａｄｗａｙｉｎｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｍｉｎｉｎｇ，ｔｈｅｓｔｒａｔａｂｅｈａｖｉｏｒｌａｗ，ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｒｏａｄｗａｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｈｅｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃｅ．ＴｈｅＦＬＡＣ３Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄ．Ｔｈｅｒｏｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｌａｗｏｆｔｈｅｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｒｏａｄｗａｙｉｎｍｉｎｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｒｏｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｌａｗｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｒｏａｄｗａｙｉｎｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｕｎｄｅｒｔｈｅｍｉｎｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｆｉｒｓｔｉｓｔｏｇｒａｓｐｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｒｏａｄｗａｙｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ｒｅａｓｏｎａｂｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｎｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｏａｄｗａｙ，ａｎｄａｄｏｐｔｔｈｅｕｐｐｅｒｃｏａｌｓｅａｍｔｏｃｒｏｓｓｏｖｅｒｔｈｅｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｉｎｔｈｅａｄｊａｃｅｎｔｓｅａｍｍｉｎｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｓｕｃｈａｓｐｒｅ ｍｉｎｉｎｇｏｆｕｐｐｅｒｃｏａｌｓｅａｍｂｅｆｏｒｅｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｒｏａｄｗａｙｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｓｏａｓｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｒｏａｄｗａｙｉｎｔｈｉｃｋｓｅａｍｍｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｅｎｓｕｒｅｓａｆｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｉｎｉｎｇｏｆｃｏａｌｍｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏａｄｗａｙｉｎｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍ；ｌａｗｏｆｒｏｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔｒｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ０ 引言布置在煤层内的区段集中平巷、大巷或上（下）山，都要经历从未受回采影响到一侧采动影响，从一侧采动影响到两侧采动影响的过程［１ ３］。
大采深地堑构造影响下掘进工作面矿压显现规律研究
大采深地堑构造影响下掘进工作面矿压显现规律研究摘要：针对地堑构造影响下大埋深沿空工作面矿压显现问题，通过理论分析、现场实测的手段对其采动影响下矿压显现规律进行了系统研究与分析，结果表明：（1）分析了工作面冲击地压影响因素，结合现场实测数据显示地堑构造影响下断层构造区震动事件发育高度约为150m，矿压显现更为明显，结合钻孔情况揭示顶板150m处13m细砂岩可能是地堑构造影响下工作面矿压显现的关键层位；（2）地堑构造的影响加剧了断层构造区域应力集中程度，煤体应力出现突增，突增值约为1.5MPa左右，应力波动值为2MPa/d。
关键词：地堑构造；断层构造；滑移失稳；覆岩运移；矿压显现；1 引言冲击地压是我国大采深矿井中面临的主要灾害之一，对煤矿安全高效开采造成了严重威胁[1-5]。
尤其是断层构造、煤柱、大采深等综合影响下的冲击地压监测与治理是影响煤矿安全生产的关键因素。
国内外学者针对上述问题开展了一些列研究，刘金海[6]提出了震动场-应力场联合监测的冲击地压的理论与应用，认为冲击地压监测应采用多参量联合监测手段，根据不同的冲击地压类型采用不同监测手段；张修峰[7]针对多因素影响下的冲击地压监测问题，研究并开发了冲击地压多维度、多参量的监测预警平台，并在多个矿井成功应用。
吴振华[8]针对地堑构造影响下的灾害问题，通过分析地堑周边微震事件的频次及能量变化规律，提出了断链增耗的防冲技术。
断层及地堑构造影响下的冲击地压监测与分析国内尚无成熟的经验，相关研究也鲜见发表。
针对上述情况，本文采用理论分析、现场实测的手段重点对地堑构造影响下大采深沿空工作面矿压显现规律进行了分析与研究。
2 地质概况山东某矿开采水平为-1050m水平，设计3103回采工作面埋深985m-1060m，下工作面宽度为150m，区段煤柱宽度为5m，轨道顺槽侧为沿空掘进顺槽。
开采的3煤层及顶板具有弱冲击倾向性，煤层底板无冲击倾向性。
煤层开采厚度为2.6-3.3m。
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上Ｔ Ｆ 。 ’ 应力峰值距 煤壁距 离 。
韦 向柔封 蒲匪 ｂ 一 、
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ｌ ， ’ ，
个工 作 面煤 层 平 均厚 度 为 ５ ｍ，煤 层 平 均倾 角 为 ６ 。 ， 属 于深 部 近水平 厚煤 层 开采 。 工作 面与 为其 服
务 的大巷 相对 位置 关 系如 图 １ 所示。
７ ２
薛二 保
深部 厚煤 层开 采底 板巷 道受 采动影 响矿压显 现规 律研 究
Ａｕ ｇ ． ， ２０１ ７
２ ． ０ 。 由于工 作 面采动 的超前 影 响范 围在 １ １ ０ ｍ， 由 剪 切 三方 面情况 下做 详 细测试 。
于在计算 中忽略了大巷 自身的开掘因素和深部开 采 时 长期蠕 变 的一些情 况 ，因此 该理 论可 以用 作
西 一 轨道 大 巷
图 １ 工 作 面 和底 板 大 巷位 置 关 系
会有不同的公式与之对应 ，支承压力对应底板上 面 的任 何 一个 点 ， 这 个 点标 记 为 （ ｘ ， ｙ ） 。其 影 响规 律 随（ ） 值 的不 同而 发生变 化 。下 面通 过不 同的
２ ０ １ ７年 ８月
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匝 ｛ Ｅ － １ ｌ Ｈ Ｔ Ｈ
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动影响下 的底板应力分布， 为巷道维护提供参考 。
一
１
１ 工程背景
双柳煤矿 １ ２ ４ ３ ２ （ ３ ） 工 作 面 是 我 国某 大 型 煤
矿在 东 采 区 的首 采 面 ， 平 均采 掘 深度 在 ７ ０ ０ ｍ， 整
深部厚煤层开采底板巷道受采动影响矿压显现规律研究
薛 二保
（ 汾西矿业（ 集 团） 双 柳 煤 矿， 山西 吕梁 ０ ３ ３ ３ ０ ０ ）
［ 摘
要］ 以双柳 煤矿 １ ２ ４ ３ ２ （ ３ ） 工作 面为 工程 背景 ， 运 用超 前 支承 压 力进行 分段 简化 ， 构 建底 板应力分布表达式 ，通过 实际测量矿压数据进行代入运算，计算出前方底板 下因 深度 不 同而产 生 的应 力增 量集 中 系数 ， 得 出采动超 前 影响值 在 ｌ １ ０ ｍ 左右 。由于在 计算 中排除 了巷道 自身开掘的影响 ，通过大巷 实测后 ，得 出的最终合理停采线是 １ ７ ６ ｍ， 该研 究成 果可 以 为后 来的巷 道 维护 等提供 一 定 的参 考 。 ［ 关键 词 ］ 深 部厚 煤层 ； 底 板应 力 ； 安全 开采 ； 深部 厚 煤层 ［ 中 图分类 号 ］ＴＤ３ ２ ２ ． １［ 文献标 识码 ］Ｂ ［ 文章 编号 ］１ ６ ７ ２ － ９ ９ ４ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ ￣０ ７ １ － ０ ３
布如 图 ２所示 。
－
目前 国 内众 多 专家 学者 开始 对深 部 开采 岩巷
的稳定性进行了研究 ， 但 由于诸多方面的影响因 素 ，煤 层采 动底 板 应力传 递 的活 动规 律 还暂 时无
法 清楚 地 掌握 ］ 。本 文 将 以 构建 底板 应 力 分 布表 达式 的方 法 ， 通过 实 际测 量数 据 的计算 ， 求 解受 采
图 ２ 采 场 底板 应 力分 布
取 煤壁 前方 应力 峰值 点为 原点 ， 支承 压力 为 ： 一 Ｉ １ ） ｙ Ｈ（ １ ＋ ｘ ／ ａ ） ∈（ 一 ０ ， ０ ）
Ｐ ＝ ｛ （ ｋ － １ ） ｙ Ｈ （ １ － ｘ ／ ｂ ） ∈ （ Ｏ ， ｂ ）
ｌ ０
∈ ｆ ６ ， ∞ ）
生产。
特点一般都是通过 ３ 个方面表现 出来 ：支承压力 分布范围 、 分布形式 、 应力峰值。在工作面回采期
间， 煤 壁 的前方 应 力传 递按 “ 线荷载” 的方 式 做简 单化 的计 算 。采 场底板 的受 力可 以看 做是 半 无 限 平 面受 到 比较 集 中的荷 载作 用 ，采场 底板 应力 分
计 算参 考依 据 。
ｖ ： ＝ ｆ ｌ 一 。 —
１ Ｔ —
ｌ — ｙ — ＋ Ｉ 一 ｝ Ｉ ‘ ｄ ｕ ＋
３ 底 板 受 力分 析 的 实 际测 量 研 究
』 ：
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Ｊ— ｎ １ Ｔ
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Ｔ 二 ＿ ｄ ’ ｕ ＋
２ ０ １ ７年 第 ４ ２卷第 ４期
Ｖ０ １ ． ４２ Ｎｏ ． ４
能 源 技 术 与 管 理
Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ９ ６ ９ ６ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ９ ９ ４ ３ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ４ ． ０ ２ ８
０ 引 言
随着 煤炭 开采 量 的逐 年快 速增 长 ，我 国的许
２ 煤 层 底 板 承 受应 力模 型构 建 和分 析
煤 层底 板支 承压 力所 具有 的一 些 比较 明显 的
多地区浅层的煤炭资源 已经被开发殆尽 ，一些大 型煤 矿正 在 以较 快 速 度 向深 处延 伸 …。深部 开采 因为巷 道 压力 大 ， 围岩稳 定性 较 差 ， 普 遍 存在 前 掘 后修和前修后坏的现象 ，严重制约矿井安全高效
＋Ｉ ｌ 一 ｒ Ｉ
为测量 底板 受力状 况 ，在大 巷 的左侧 位 置钻
孔安装应力传感器 ， 深度为 ２ ０ ｍ， 钻孔应力传感 器 安装 位置 如 图 ６所示 ，停 采前 应力 值变 化情 况
如 图 ７所示 。 从 图 ７中可 以清 晰看 出 ， 当工作 面 向 前 不 断推进 ， 在距 离传 感器 只有 １ ８ ０ ｍ距 离 时 ， 钻 孔 应力 传感 器上 的数据 便 开始变 化 ，工作 面继 续 向前 方推进 ， 钻 孔应力 值上 的数 值不 断增 加 ， 就巷 道 自身的稳定 性来说 ， 当工 作面推 进 到距离 ２ ０ ０ ｍ 以后 ， 采动 对其 影 响是 最小 的。 根 据应力 值变 化情 况， １ ２ ４ ３ ２ （ ３ ） ５ １ ２ 作 面停采 线 的留设如 图 ８ 所示。
式 中： Ｐ为原 岩 的应力 ； Ⅳ 为煤层 的深度 ； 口 为 应 力 峰值 距 煤 壁 距 离 ； ｂ为 走 向采 动影 响 范 围 ； 为 应力 集 中系数 ； 为 上覆 岩 层 密 度 ； 为工 作 面
超 前影 响水 平距 离 。
从 上面 的公 式可 以看 出 ， 针 对不 同的 区间值 ，