[00134352]厚及复杂煤层巷道围岩稳定性分析

大同煤矿集团塔山矿煤层厚度平均18.44m，埋深300～500m，煤层节理裂隙发育、破碎松软，因存在火成岩侵入，破坏范围较大。巷道沿煤层底板掘进，属煤层巷道。塔山矿设计1500万t/a以综放开采为主，要求巷道断面19～26m^2，辅助运输大巷和进风联巷等为服务年限很长的永久巷道，对巷道稳定性和支护安全性要求严格。为满足矿井安全生产对煤层巷道支护方式改革、优化的需要，同煤集团把塔山矿煤层巷道支护技术研究列为本企业重点科研课题进行攻关。　　该项目针对塔山矿特厚煤层巷道围岩裂隙多、结构复杂、强度低等特点，结合大断面巷道掘进安全和支护方式改革、优化的要求，对上述厚煤层中巷道的围岩进行了科学、合理的工程分类；以形成整体锚固结构为出发点，采用理论分析的方法系统研究了上述厚煤层中形成整体锚固承载结构的力学机理，分析了地压、围岩力学参数、锚杆支护参数与整体锚固承载结构稳定性之间的定量关系，初步奠定了利用预紧力锚杆在破碎围岩中再造整体锚固承载结构的定量分析理论基础；在数值模拟分析结合现场测试的基础上，一方面正确评价了塔山矿煤层巷道围岩稳定性及原始支护设计，另一方面利用建立的整体锚固结构定量分析理论对塔山煤矿超厚复杂煤层巷道的支护技术参数进行了优化设计，工业性试验证明支护设计满足塔山矿大断面巷道安全掘进。项目研究成果为复杂、破碎围岩条件下的巷道支护理论增加了新的内容，也为全煤层巷道围岩的稳定性控制提供了新的适用技术。　　该项目实施的技术创新主要是：利用现代岩体工程分类方法，进行了塔山石炭纪复杂煤层巷道围岩的RMR岩体工程分类并成功进行了应用；研究了巷道围岩多种锚固结构形式在复杂煤层多裂隙体中的形成机理，建立了形成稳定整体锚固结构所需要的锚杆布置及其预紧力等支护参数的初步计算公式，并对裂隙围岩巷道的支护进行了合理设计；得出了地压、围岩力学参数、锚杆支护参数与整体锚固承载结构稳定性之间的定量关系，为预紧力锚杆在破碎围岩中再造整体锚固承载结构的定量分析初步奠定了理论基础。　　该项研究成果，形成的深部石炭纪高地压、破碎围岩巷道成套支护技术，不仅大幅度提高了塔山矿煤层大断面巷道的整体安全水平，也为其他矿区类似条件的巷道支护提供技术与工程示范，对提升我国煤层巷道安全支护技术以及提高煤炭行业的社会经济效益具有重大意义。　　全国各个煤炭生产企业都面临煤层巷道支护困难的问题，本项成果可以广泛指导煤层巷道的支护设计，提高我国煤层巷道支护的安全程度，进而带动全国煤炭行业巷道支护安全水平的提高。