节理化脆性特厚煤层巷道大变形机理及控制技术

褚晓威^1,2,3，吴拥政^1,2,3，石蒙^1,2,3

1. 煤炭科学研究总院开采设计研究分院2. 天地科技股份有限公司开采设计事业部3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

摘 要：针对潞新矿区脆性特厚煤层内巷道强矿压显现、大变形等难题,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法进行了巷道大变形机理和控制方法研究。结果表明:巷道在冲击性载荷影响下的大变形机理为强卸载和冲击性载荷双重作用引起煤层的似层裂、劈裂并不断扩展导致剪胀变形;离散元动态模拟显示动载荷强度对变形的影响最大,动载荷强度达到15 MPa,顶板离层严重,承载结构失效,超过25 MPa,顶板失稳;提出以提高支护材料的延伸率和冲击韧性以及增大支护构件的护表面积和刚度为核心的强护表高韧性整体支护法,经现场试验该支护方法成功将顶板及两帮变形控制在240mm和130 mm;动载荷持续影响下顶板锚索受力呈现波动特征,两帮锚杆受力受开挖与节理方向关系和煤层倾角影响而呈现不同变化规律。

关键词：巷道变形;脆性特厚煤层;围岩控制;冲击性载荷;