沿空掘巷基本顶侧向破断位置影响因素研究-第5章

5 基本顶不同破断位置对巷道围岩稳定性的影响及

工程实例

5 Affect of Surrounding Rock Stability by Different Positions of Main Roof’s Lateral Fracture and Engineering Test

在以上几章里我们详细的总结了沿空掘巷基本顶侧向破断位置的影响因素，影响因素主要基本顶自身的性质（厚度、强度等）、开采深度、开采高度、直接顶的性质、煤柱的宽度强度以及工作的长度和推进速度等。由于前人的研究以及其他不确定因素，我们重点分析了开采高度（煤层厚度）、开采深度（应力载荷）和留设煤柱宽度三个影响因素对基本顶侧向破断位置变化的影响。研究分析基本顶侧向破断位置的影响因素有助于我们提前根据地质资料和开采工艺等来更加接近的预测基本顶的断裂位置，从而有助于巷道支护维护顺利的进行，来确保巷道的安全及可用性。但是不同的断裂位置对沿空掘巷巷道和煤柱的稳定性及应力分布有不同的影响，因此对沿空掘巷巷道的围岩进行合理有效的控制才是我们研究的最终目的。

5.1 基本顶不同断裂位置对巷道围岩稳定性的影响（Affect of Surrounding Rock Stability by Different Positions of Main Roof’s Lateral Fracture）

对于井工开采矿物，最重要的是通道的安全性与可行性。煤矿井下开采，巷道起着关键作用，而巷道的稳定性主要取决于巷道围岩的强度、巷道围岩所受应力以及我们所采取的支护技术。同时留小煤柱沿空掘巷巷道的稳定性也不例外，仍然取决于围岩的状态和支护技术，因此加强对顶底板及实体煤帮煤柱的强化是控制沿空掘巷围岩稳定性的重点。

在沿空掘巷工程中，巷道围岩的的稳定性在很大程度受到上覆岩层基本顶侧向破断位置的影响，不同的断裂位置对巷道围岩的强度以及压力分布都产生很大的差异。基本顶侧向破断的位置大致可以分为四种情况如第二章里介绍到的不同断裂位置：采空区上方破断、小煤柱上方破断、巷道上方破断以及实体煤上方破断，如图2-1、2-2、2-3、2-4所示。

以上四种不同的断裂位置，根据前人研究可知，基本顶侧向破断位于不同位置时，沿空掘巷巷道围岩应力以及应变差异都很大。基本顶破断位置处于采

空区时，巷道围岩所受影响较小，围岩较稳定易于维护；基本顶破断位置处于实体煤内时，围岩的稳定性相对于在巷道上方和小煤柱上方时较稳定；当基本顶断裂线位于巷道正上方或小煤柱上方时，靠近采空区侧围岩变形量较靠近实体煤壁侧的大，同时由于巷道顶板围岩松动导致应力降低，从而使锚杆锚固能力降低，造成巷道围岩变形严重，有时也可能引发底板鼓起，导致巷道后期维护困难。

5.2 工程实例（Engineering Test）

5.2.1 工作面概况

庞庞塔煤矿10-704工作面位于10#煤七采区，工作面北部为10-703综放工作面，南部为双叶则村保安煤柱，西部为已回采的10-702综放工作面，东部为未施工的10-706综放工作面。工作面上部为原老矿5#煤采空区及5上-104工作面，5#煤层与10#煤层层间距约为55m，开采年限（1968年-2005年）。地面标高+1213～1311m，工作面标高+878～990m。地表上部为庞庞塔旧矿，东部为李家圪凹沟，南部为双叶则村，由于西部为庞庞塔旧矿区，地表以侵蚀性黄土梁峁为主，其次为黄土沟谷地貌中的冲沟，大部分为黄土覆盖，多为农田耕地和荒地。盖山厚度为：+223～321m，基岩厚度：205～309m，黄土层厚度：40～181m。工作面回采后，会对地面产生一定的影响，地面出现不同程度的塌陷、裂缝区域，陡坎处有不同程度的滑坡危险。

10-704工作面所采10#煤层节理发育，煤层结构复杂，煤层中部夹三层碳质泥岩（0.3-0.7），夹矸总厚度约为1.3m，岩性多数为炭质泥岩。煤层厚度变化不大，属较稳定煤层。工作面沿走向长度为2076m，沿倾向长度为185m，煤层厚度为11.8m。

5.2.2 地质条件概况

据掘进资料，该面掘进中揭露断层6条、陷落柱1个，其中F3、F6、陷落柱对回采有很大的影响，在回采期间必须加强对顶板的管理，预计在回采中还将有小断层出现。