近距离煤层群下行开采遗留煤柱下巷道布置优化与支护技术

摘要

针对近距离煤层群巷道布置难题，聚焦下行开采中上部采空区遗留煤柱应力集中及大埋深含夹矸复杂条件下的围岩控制困境，采用耦合夹矸影响的多工作面动态开挖数值模拟与现场工程验证相结合的方法，建立“上部煤柱-夹矸-下部巷道”三维耦合模型，设计内错、错距0 m、外错(10～60 m梯度)多组布置工况，分析应力传递路径与围岩变形规律，据此提出支护优化技术方案并开展工业性试验。结果表明：受4#煤层夹矸阻隔影响，上部26 m遗留煤柱底板应力在夹矸层内衰减形成“应力缓冲带”,煤柱正下方应力集中系数降至1.8,底板应力呈现“煤柱正下方高集中-采空区中部次高-边界低应力”的空间分布特征，采空区底板最大破坏深度达20.29 m;外错40 m时巷道顶底板垂直应力峰值降低42%,顶底板与两帮移近量分别降至0.04 m和0.276 m,较内错及错距0 m布置更优；“空间错距动态调控-支护结构协同优化”一体化技术路径配套联合支护体系，使巷道顶底板变形进一步减少60%、两帮变形减少17.9%;巷道变形、围岩应力及支护受力的实测值与模拟值相对误差均≤7%,优化方案使巷道维护成本降低28%,无片帮、冒顶等围岩失稳现象。研究可为近距离煤层群下位巷道的合理布置与精准支护提供参考。

关键词

近距离煤层 / 夹矸影响 / 应力集中 / 动态开挖模拟 / 非对称分布