[01351258]“三软”煤层综放开采沿空留巷关键技术研究

本项目针对典型豫西“三软”煤层矿井的具体条件,利用理论分析、数值模拟、相似模拟、现场监测及试验的方法,对“三软”煤层综放开采沿空留巷的相关理论和技术进行了研究,提出了避开动压影响的留巷方法,研究了综放采场侧向覆岩移动规律及矿山压力时空变化规律,掌握了沿空留巷避开动压时间、支护方式和工艺方法。具体结论如下： （1）得到了31061综放面采空区侧向的覆岩运动和矿压规律：较大的采高、软弱的煤层和顶底板使得煤壁侧向变形时大,侧向支承压力峰值深入煤体内部（距煤壁12.5m）,应力集中影响达到煤体内部30m范围,应力降低区范围较大。 （2）得到了31061综放面采空区走向方向覆岩运动及矿压规律：在工作面后方15m,基本顶岩层还未垮落,煤壁应力较低,15～70m以应力逐渐增加,30m以后煤壁开始承受较高应力作用（约20MPa）,此范围也是留巷承受高应力而发生大变形的主要区域。70m以后,煤壁出现大变形,高应力向煤体深部转移,在煤壁附近出现应力降低区。 （3）提出了“避开动压沿空留巷”方法,即利用“三软”煤层、综放开采的条件,利用临时支护使留巷度过动压影响,允许巷道在此阶段有较大变形量,动压影响稳定后对巷道进行二次维修,替换成正常支护,为下一阶段使用。工作面后方至二次维修位置的距离称为“避压距离”。 （4）根据留巷矿压显现特点可以分为三个阶段：一是压力缓慢升高阶段,在工作面后方30～40m范围内,此阶段内巷道变形较快,支架压力升高速度较慢;二是压力快速增加阶段,在工作面后方40～70m范围内,支架承受压力快速升高,巷道变形继续增加,临时支架产生明显变形破坏;三是压力稳定阶段,在工作面后方70m以后,基本顶沿煤壁切断,巷道压力不在明显上升。 （5）提出并实施了“避开动压沿空留巷”方法的具体方案,包括巷道分阶段支护方法、留巷避压距离、生产系统、实施工艺以及安全技术措施等。 2.性能指标 （1）掌握了“三软”煤层、综放开采的覆岩运动规律及矿压分布特点; （2）提出了“避开动压沿空留巷”方法及相关技术和安全措施; （3）根据新登煤矿的具体条件提出了70m～90m的合理避压距离; （4）提出了工字钢对棚+单体支柱的临时支护方法,保证了避压距离内巷道能够安全度过动压影响; （5）掌握了留巷的矿压显现的特点,即分为三个阶段：一是压力缓慢升高阶段,在工作面后方30～40m范围内,此阶段内巷道变形较快,支架压力升高速度较慢;二是压力快速增加阶段,在工作面后方40～70m范围内,支架承受压力快速升高,巷道变形继续增加,临时支架产生明显变形破坏;三是压力稳定阶段,在工作面后方70m以后,基本顶沿煤壁切断,巷道压力不在明显上升,巷道变形趋于稳定。