摘要
近年来，虽然沿空掘巷技术有效解决了煤矿采掘接替紧张的局面，但迎采动沿空掘巷引起的沿空巷道（强采动巷道）围岩变形破坏严重且控制难的问题，目前仍是煤矿生产亟需解决的关键问题。受到强采动的影响，沿空巷道围岩变形破坏较为严重，而现有的巷道围岩控制技术不能很好地解决这类问题，这严重限制着煤矿的安全高效开采。因此，针对迎采动沿空掘巷引起的强采动巷道围岩稳定性差及巷道支护困难的问题展开探索研究是非常必要的。本文以文家坝煤矿A110607回风巷沿空掘巷为工程背景，通过现场调研、室内实验、数值模拟和理论分析等研究手段，对迎采动沿空掘巷引起的强采动巷道围岩稳定性控制进行了深入的研究，提出了“卸—固—支”协同控制技术方案，并在现场进行工业性试验，取得了较好的效果。得到本论文主要结论如下： （1）通过现场调研，巷道顶板下沉及偏帮较为严重，现场采用钻孔窥视，顶部围岩内有着大量宏观可见的裂隙，整体性较差；A110607回风巷下方为正在回采的 A110705 采煤工作面，受采动应力影响强烈，巷道顶板及煤柱侧变形破坏严重，是巷道变形破坏的关键因素。 （2）通过建立留小煤柱沿空掘巷弧形三角块失稳力学模型和沿空掘巷围岩结构力学模型，分析三角块结构失稳的条件及效果最佳的断裂线位置。并通过理论计算和数值模拟，综合得到合理的煤柱宽度为3 m。 （3）通过理论计算和数值模拟的方法，研究了切顶高度与切顶角度对采空区顶板覆岩运动规律和小煤柱应力分布的影响，确定了最佳的切顶参数为切顶高度8 m、切顶角度15°。并通过现场预裂爆破试验，确定较优的炮孔间距为800 mm。 （4）通过数值模拟软件，研究了迎采动沿空掘巷过程中有无切顶时沿空巷道围岩应力分布特征和位移演化规律。结果表明：在迎采动沿空掘巷过程中，切顶后实体煤壁内和小煤柱上应力峰值相较于未切顶时有所下降，分别减少了17.6%和10.7%；切顶后巷道顶底板移近量和两帮收敛量，分别减少了40.7%和33.3%。 （5）根据A110607回风巷的具体概况，给出了强采动巷道控制技术的策略，并提出了“卸—固—支”协同控制技术方案；在室内进行浆液配比优化试验，选取注浆加固最优的浆液配比方案；通过现场应用，沿空巷道切顶段在迎采动掘巷期间顶底板移进量比未切顶段减少了约38%，巷道两帮变形量切顶段比未切顶段减少了约44%，表明采用该方案对强采动巷道具有良好的控制效果。
NETL