孤岛煤柱沿空掘巷围岩稳定与控制技术研究

张有乾^1,2，周健^1,2，王琦^1,2，孙玉亮^1,2

1. 中国矿业大学矿业工程学院2. 煤炭资源与安全开采国家重点实验室

摘 要：孤岛煤柱结构特殊,在孤岛煤柱中掘巷,巷道应力集中程度高,围岩完整性差,围岩控制非常困难。本研究提出了孤岛煤柱沿空掘巷模型,以某矿为例,孤岛煤柱将完全处于塑性区和破碎区,整个煤柱不会存在弹性核区。通过PFC2D颗粒流模拟软件模拟,得出整个煤柱可分为裂隙区和破碎区,巷道两侧破碎区范围在2.5 m左右,锚固范围需超出破碎区范围,因而需要帮锚索支护进行围岩控制,得出支护阻力和裂隙发育相互关系,分析认为,相比无支护一定的支护阻力对控制裂隙发育作用明显,但支护阻力到达一定数值后,增加支护阻力对进一步控制裂隙发育作用不大。通过现场观测,对比有无锚索不同支护条件下围岩变形情况,得出帮部布置锚索时,可以明显降低围岩变形速度10~15 mm/d,有效控制锚固范围内围岩的变形,保证巷道正常使用。

关键词：孤岛煤柱;塑性区;破碎区;PFC2D数值模拟;