松软煤层复合顶板切顶留巷帮-顶协同控制方法研究.docx

松软煤层复合顶板切顶留巷帮-顶协同控制方法研究 0 切顶留巷加固支护技术 无碳开采对于解决煤柱高度集中引起的影响地压和车间开采的替代问题非常重要。当前专家学者针对切顶沿空留巷问题做了诸多有益探索。陈上元等将沿空巷道划分为超前影响区、留巷变形区和留巷稳定区3个维控区域，针对不同分区分别分析其控制机理。李爱军等提出一种新型主、被动结合的切顶留巷补强支护方式。苏夏收等给出了留巷的预裂切缝、恒阻支护和动压期临时支护等关键技术参数的理论公式。陈立军提出集“恒阻大变形锚索+钢带加固、深孔爆破预裂顶板、临时+永久支护相结合及U型钢挡矸”于一体的综合治理方式。袁超峰等确定了未贯穿面拉应力随切顶高度和切顶角度的变化规律。马新根等针对不同分区分别建立对应的力学简化模型，对巷道顶板变形规律及巷内支护需求进行理论力学分析。计庆辉建立了上覆顶板“悬臂梁+铰接岩梁”的结构模型，确定了切顶卸压下巷内支护强度。杨军等运用功能原理讨论了切顶留巷中短臂梁顶板在各变形阶段的敏感性。 以上学者丰富了切顶沿空留巷理论及技术的研究内容，以上述研究为基础，本文分析了松软煤层复合顶板切顶留巷的难点，提出了松软煤层复合顶板切顶留巷围岩控制技术体系，并进行现场工业实验，取得较好效果。 1 煤层上覆隔空板- 某矿12104工作面平均埋深537 m，平均倾角3.6°，煤层厚度2.9 m，煤体松软，其单轴抗压强度为1～4 MPa，煤体裂隙发育。煤层上覆10 m范围内为煤线、泥岩、炭质泥岩等强度较低的薄层复合顶板，如表1所示。 在12104工作面的回风巷进行预裂爆破切顶沿空留巷，如图1所示。 2 复合顶板留巷难点分析 采场顶板安全稳定是保证矿井正常开采的前提条件，而松软煤层复合顶板沿空留巷相较于传统地质条件下的沿空留巷，不论是松软煤体、复合顶板、预裂爆破布孔形式及巷道控制等方面难度均更大，因此十分有必要开展松软煤层复合顶板条件下留巷围岩支护技术研究。 2.1 关于煤炭开采和松树 (1） 煤层压力较大时顶板不稳定性增加，导致顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性加大，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性不足,顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳定性增加，顶板不稳 在爆破切顶扰动作用下，由于复合顶板的整体刚度和强度较低，自身承载能力较低而不能经受上覆岩层的压力，导致顶板岩层不断下沉、离层，甚至破坏，同时上覆岩层荷载传递到破碎煤帮浅部，煤帮浅部在集中应力作用下进一步破碎而失去承载能力，使两帮极软煤体塑性区、破碎区范围扩大，片帮严重，复合顶板的固定支撑端不断向碎裂煤帮深部转移，导致顶板悬顶面积增大，顶板不稳定性增加。 (2） 煤帮整体性差，锚固点不稳定 由于煤体结构较为松散破碎，且力学强度较低特别是当顶板为复合顶板并受到采掘及爆破扰动影响时，煤帮所受的应力尤为集中，导致煤帮在极短时间内形成大范围破碎区、塑性区，锚杆索锚固基点不牢靠，极易造成锚固失效，从而导致煤帮整体性被极大削弱，最终丧失支撑能力。 2.2 复合顶板方面 该工作面复合顶板由粗砂岩、煤线、页岩及泥岩等厚度较小，层理、节理和裂隙发育、强度低的软弱煤岩层相间构成，各岩层之间有极薄弱的光滑面、刚度和强度差异较大、黏结力较弱甚至无黏结力，弱化了复合顶板的整体承载强度。 在爆破切顶扰动作用下，各岩层沿破坏的结构面水平错动，相对错动区域不断增大，同时各分层纵向弯曲位移也不断增加，分层内产生垂直层面裂隙并不断扩大，宏观