薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

余伟健^1,2，吴根水^1,2，刘海³，王平^1,2，安百富^1,2，刘泽^1,2，黄钟^1,2，刘芳芳^1,2

1. 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室2. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院3. 广西百色百矿集团有限责任公司

摘 要：针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。

关键词：薄煤层开采;半煤岩巷道;岩石力学;稳定性控制;巷道支护;