联络巷防水密闭墙稳定性评价与位置优化研究

摘要

联络巷防水密闭墙受两次采动的影响，其稳定性关系到相邻工作面的安全回采。针对联络巷防水密闭墙稳定性难以确定这一关键问题，以察哈素煤矿联络巷防水密闭墙为例，采用理论分析，计算分析了不受采动影响下防水密闭墙承受的最大安全水头高度，阐明了防水密闭墙与煤岩柱易失稳的结构弱面；采用数值模拟，分析了一次、两次采动和不同水头高度（6.0、9.0、12.0和15.0 m）下防水密闭墙的受力状态、位移情况以及接触面滑移状态。基于结构弱面分析，采用自主研发的井下采空区防水密闭墙应力、位移监测系统，对密闭墙测点进行了合理布设和监测，最终确定了采动和水压作用下防水密闭墙的最大安全水头高度。在此基础上，对3–1工作面开采侧向支承压力分布规律进行了实测，并对防水密闭墙的位置进行了优化。结果表明：不考虑采动影响，防水密闭墙的最大安全水头高度为12.4 m，防水密闭墙体顶底角以及与煤柱相嵌的接触面为结构弱面，易发生破坏；采动对防水密闭墙有一定的损伤，水压作用加剧了密闭墙与煤柱接触面间的滑移；采动和水压作用下防水密闭墙所能承受的最大水头高度为9.0 m，警戒水位线的水头高度为7.2 m；工作面侧向压力峰值区约在10.5～12.5 m处，建议防水密闭墙布置在距离采空区侧大于15.0～20.0 m，以避开支承压力峰值。研究结果可为类似矿井防水密闭墙的稳定性评估与位置优化提供理论基础与应用参考。

关键词

矿井水害 / 联络巷防水密闭墙 / 抗水压能力 / 侧向支承压力 / 位置优化