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采动影响下大断面大埋深复合顶板煤巷围岩控制技术研究与应用
摘要
围岩稳定是井下安全生产的重要保障。本文以某煤矿复杂地质条件下大断面大埋深复合顶板煤巷围岩控制为研究对象，分析了采动影响下围岩受力特点，并提出了一套相应的围岩控制技术方案。通过试验对该技术方案的可行性进行验证。该方案在该煤矿煤巷围岩控制中实际应用，取得了显著的效果。
关键词：大断面大埋深；复合顶板煤巷；围岩控制；采动影响；试验验证。
Abstract
Rockstabilityisanimportantguaranteeforundergroundsafetyproduction.Thispapertakesthecontrolofsurroundingrockinlarge-section,deep-buriedandcompositeroofcoalmineundercomplexgeologicalconditionsastheresearchobject,analyzesthestresscharacteristicsofsurroundingrockundermininginfluence,andproposesasetofcorrespondingsurroundingrockcontroltechnicalsolutions.Thefeasibilityofthetechnicalschemeisverifiedbyexperiment.Theschemehasbeenappliedinthecoalminesurroundingrockcontrol,andsignificantresultshavebeenachieved.
Keywords:Large-sectionanddeep-buried;Compositeroofcoalmine;Surroundingrockcontrol;Mininginfluence;Experimentalverification.
一、研究背景
在煤炭开采过程中，煤巷围岩的稳定性一直是制约煤炭生产安全和高效的关键因素。煤巷围岩的不稳定容易导致地面沉降、支架沉降、进风口堵塞等问题的发生，严重影响煤炭生产的正常开展。面对日益增长的煤炭需求，传统的围岩控制技术往往不能满足现代开采的要求，尤其是在大断面大埋深、复合顶板等复杂条件下，传统技术的不足更为突显。
某煤矿即面临着这样一个问题：由地面到采场顶板高度为440m，采场平面长度为500m，采高为8m，顶板分为硬岩层和煤层，倾角不规则，抽放风量大，工作面采用先进的采煤机综放工艺。在这样的条件下，如何保证煤巷围岩稳定，成为了重要的煤炭生产安全保障问题。
二、围岩受力特点分析
在该煤矿采掘过程中，顶板受到了约50%的采场重载荷载，在其它机构所承受的荷载中，占有重要的比例。为了确定对顶板的最大影响，分析了采场不同位置的荷载情况，并推断出顶板受到的最大荷载约为80t/m²。
通过力学分析得知，采煤机开采时对煤巷取拉力与支力作用下的围岩应力较大，且随着采煤进度的不断推进，围岩受力变化显著。特别是在大断面大埋深煤巷的情况下，由于巷道尺寸太大，导致巷道中心部位坚硬的支托力过小，围岩应力较大。失稳围岩在松散区域可能会发生落岩、冒顶等危险事件，使煤巷产生大量的工程地质灾害，严重危及生产安全。
三、控制技术方案
针对煤巷复杂地质条件下的围岩稳定性问题，本文提出了一套相应的围岩控制技术方案。具体包括以下措施：
1.优选支架技术：支架型号选择油压式支架及大直径锚索、耐压合成材料。其中锚索长度根据煤巷围岩性质和尺寸设置。
2.优化巷道模型：通过采用优化巷道模型，分析巷道内空隙性质和特殊断层的影响将围岩分为硬岩层和软岩层，采用相应的支架模型进行支护。
3.采用固定加固技术：针对巷道内侵入的显裂、岩体不稳定等情况，采用锚杆、锚网、喷锚等方法加固围岩。
4.瓦斯抽放技术：采用瓦斯抽放技术降低煤巷内瓦斯浓度，有利于降低矿区内瓦斯灾害发生。
四、试验验证
为验证技术方案的可行性，本文进行了一系列的试验。实验通过对模拟煤巷的尺寸、顶板厚度等因素进行调整，并对巷道内围岩体进行加固措施，检测了实际施工中所采用的支架的负载下移规律、固定加固效果等。
试验结果表明，该套围岩控制技术方案可行性较高。实验中，支架整体受力均将负载下移，稳定性得到有效保证。在加固固定方面，使用锚索和喷锚之后，围岩失稳风险降低，煤巷围岩稳定性得到显著提高。
五、实际应用
该方案在煤矿的煤巷围岩控制中实际应用。在实践中，准确测量巷道尺寸、能够灵活调整支架和锚固的选型，根据实际情况进行相应的围岩加固措施，从而有效提高了煤巷围岩的稳定性，保证了生产安全。在实际应用中，该方案已取得了显著的效果，为类似情况下的围岩控制提供了可参考的借鉴经验。
六、结