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第七章近距离厚煤层跨采对底板巷道围岩稳定性影响分析

与其他领域岩土工程相比，煤矿领域的巷道围岩稳定性80％都受到

采动的强烈影响。煤层开采引起回采空间周围岩层应力重新分布，不仅

在回采空间周围的煤柱上造成应力集中，而且该应力将向底板深部岩层

传递。通常为了分析问题方便，人们利用煤层与直接顶交界面上的应力

分布，即以支承压力来分析开采对底板岩层及巷道围岩稳定性的影

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第一节工程背

柴里煤矿1964年投产，生产进入二水平以后，由于围岩压力大、岩性差，受动

压影响后，大局部巷道遭到严重破坏，直接影响到矿井的平安生产。1995年以后

对失修巷道的维修矿上做了大量的工作，投入了大量的人力物力，每年仅用于巷

道维修的费用就达上千万元。对矿井的平安生产和经营工作造成了重大影响。二

水平巷道破坏以后，采用多种修复方法，主要有扩巷按设计断面重新扶U型钢支架、

或重新挂网锚喷、或按设计断面重新砌碹。由于失修巷道多，采用的修复方法不

合理，巷道失修的严重局面一直没有根本好转。

随着二水平开采强度加大，主要开拓巷道、三条上山受采动影响后严重破坏。

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第一节工程背

根据底板巷道的围岩状况、底板巷道与工作面的相对位置关系和巷道的支护状况，

柴里煤矿近距离厚煤层开采底板巷道存在以下三种类型，这三种类型巷道在各大矿

区大是存在，其支护问题是困扰各大矿区平安生产的主要问题之一。

第一类：近距离厚煤层开采底板巷道，长期处于煤柱下方、围岩破碎、围岩松动

范围大，受上部工作面屡次动压影响和长期支承压力作用，巷道变形严重，反复修

复仍无法控制围岩变形。

第二类：近距离厚煤层开采底板巷道，距上部煤柱边缘之间的水平距离很小，经

受屡次采动影响。

第三类：近距离厚煤层开采底板巷道，上方工作面实行跨采。巷道围岩与第二类

围岩条件相似，围岩较破碎。

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第一节工程背景

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图7-2工作面与三条上山平面位置关系

第二节分析模型

模型是根据柴里矿二水平三条上山的实际地质开采条件建立的，见图7-3。三条

上山的断面为直墙半圆拱形，净宽4600mm，净高3700mm，三条上山原支护均为

φ14圆钢锚喷支护。三条上山沿二灰标志层布置，埋深300～500m，距离上部开

3#煤层10~22m，3#煤层采厚6．7m。

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图7-3分析模型

第二节分析模型

根据巷道与上方工作面各种位置关系建立相应的分析模型，见表7-1。

用三个数字IJK来表示模型情况。工作面向左开采，I代表工作面位置，I取1、

2、3，分别对应图7-3中工作面三个不同位置。J代表底板岩巷的位置，J取1、

2、3，分别对应图7-3中底板岩巷左、中、右三个不同位置。K表示巷道距煤层

的垂距，K取1、2、3，对应的垂距分别为10m、15m和20m。

表7-1分析模型

模型号ABCDEFG

模型情121221321131311222223

况

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第二节分析模型

模型所在位置上下山埋深450m，上山距煤层底板的距离为10m。根据各层岩体的

岩石力学试验结果、围岩损伤程度，按照Hoek和Brown统计经验公式确定围岩物

理力学性质，见表7-2，并考虑了煤层、直接顶、直接底的应变软化特性。模型左

右边界按岩层走向充分采动角和走向移动角确