[发明专利]基于巷帮位移分析的近距离煤层巷道开挖方法

摘要

本发明公开了一种基于巷帮位移分析的近距离煤层巷道开挖方法，包括步骤：一、围岩基本力学参数确定；二、巷道两帮预留开挖量确定：根据所确定的围岩基本力学参数，并结合上覆岩层下压侧煤帮的向内位移理论值和煤柱下压侧煤帮的向内位移理论值，对当前施工节段的两侧巷道帮部的预留开挖量进行确定；三、巷道开挖：根据所确定两侧巷道帮部的预留开挖量，由后向前对当前施工节段进行开挖；四、下一节段开挖；五、多次重复步骤四，直至完成近距离煤层巷道的全部开挖过程。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，根据近距离下部煤层巷道的围岩变形情况对巷道两帮预留开挖量分别进行确定，能解决煤帮非对称变形后侵入巷道净空的问题。

主权项

1.一种基于巷帮位移分析的近距离煤层巷道开挖方法，其特征在于：沿巷道纵向延伸方向由后向前分多个节段对近距离煤层巷道(1)进行开挖；所述近距离煤层巷道(1)的横断面为矩形且近距离煤层巷道(1)为在下部煤层(2)内开采的巷道，所述近距离煤层巷道(1)位于上煤层巷道(3)的一侧下方，所述上煤层巷道(3)为在上部煤层(4)内开采的巷道，所述上部煤层(4)位于下部煤层(2)上方，且上部煤层(4)与下部煤层(2)之间通过夹层(5)进行分隔；所述近距离煤层巷道(1)与上煤层巷道(3)呈平行布设；所述上煤层巷道(3)的一侧为采空区(6)且其另一侧为预留的保护煤柱(7)，所述近距离煤层巷道(1)位于采空区(6)下方；所述近距离煤层巷道(1)靠近上煤层巷道(3)的一侧巷道帮部为煤柱下压侧煤帮，近距离煤层巷道(1)的另一侧巷道帮部为上覆岩层下压侧煤帮；对近距离煤层巷道(1)进行开挖时，多个所述节段的开挖方法均相同；对于近距离煤层巷道(1)的任一节段进行开挖时，包括以下步骤：步骤一、围岩基本力学参数确定：通过对现场所取岩样进行室内试验，对当前所施工节段的围岩基本力学参数进行测试，并对测试结果进行同步记录；步骤二、巷道两帮预留开挖量确定：根据步骤一中所确定的围岩基本力学参数，分别确定当前施工节段的两侧巷道帮部的预留开挖量；对当前施工节段的上覆岩层下压侧煤帮的预留开挖量进行确定时，根据开挖完成后当前施工节段的上覆岩层下压侧煤帮的向内位移理论值S1进行确定；其中公式(1)中，h为近距离煤层巷道(1)的净高，且a和h单位均为m；Δh为开挖完成后当前所施工节段的顶板最大下沉量；E为当前所施工节段两帮岩体的综合弹性模量且其单位为Pa；P₁为当前所施工节段两帮岩体弹塑性界面上的水平压力且P₁＝λ·k₁·γH    (2)，公式(2)中k1为当前所施工节段两帮岩体弹塑性界面上的应力集中系数，γ为当前所施工节段上覆岩层的平均容重且其单位为N/m3，H为当前所施工节段的埋深且其单位为m，λ为当前所施工节段中弹性地基梁的弹性特征值，所述弹性地基梁为当前所施工节段的两帮岩体；l1＝x0+le    (3)，公式(3)中le为当前所施工节段两帮岩体弹性区的宽度且le＝h±Δh'，Δh'＝0m～0.3m；x0为当前所施工节段的巷帮极限平衡区宽度且公式(4)中c为当前所施工节段巷道两帮岩体的粘聚力，为当前所施工节段巷道两帮岩体的内摩擦角；公式(5)中K_s为当前所施工节段的巷道两帮岩体与顶底板间交界面的切向刚度系数；对当前施工节段的煤柱下压侧煤帮的预留开挖量进行确定时，根据开挖完成后当前施工节段的煤柱下压侧煤帮的向内位移理论值S2进行确定；其中公式(6)中l₂为保护煤柱(7)的宽度，P₂＝λ·k₂·γH   (8)，公式(8)中k₂为当前所施工节段的煤柱下压侧煤帮内侧且位于保护煤柱(7)正下方的岩体的应力集中系数；步骤三、巷道开挖：根据步骤二中所确定的当前施工节段的两侧巷道帮部的预留开挖量，由后向前对当前施工节段进行开挖；步骤四、下一节段开挖：重复步骤一至步骤三，对下一节段进行开挖；步骤五、多次重复步骤四，直至完成近距离煤层巷道(1)的全部开挖过程。