特厚煤层综放开采遗留煤柱下矿压显现规律及综合治理——以中煤塔山煤矿为例

摘要

针对中煤大同能源塔山煤矿特厚煤层综放开采、上覆遗留煤柱多重应力叠加引发巷道大变形、顶板离层、动力矿压灾害等突出问题，综合采用现场实地观测、矿压数据监测、FLAC3D数值模拟、理论分析相结合的研究手段，系统梳理矿井煤层、顶底板地质条件与综放开采布局特征，揭示该矿矿压显现规律及多因素耦合影响机制。研究发现，受上层煤柱集中应力、工作面回采动压叠加作用，巷道围岩应力集中系数可达原岩应力2～3倍，巷道最大变形量超500 mm，周期来压步距15～20 m；围绕围岩稳定控制，构建以高强锚杆-锚索联合支护为核心，水力致裂卸压、切顶无煤柱沿空留巷为辅的一体化矿压治理体系，优化支护构件参数、水力致裂施工工艺与留巷挡矸支护方案，并搭建包含顶板离层、巷道表面位移、支架阻力在内的自动化矿压监测系统对治理效果进行全过程验证。工程实测表明，综合治理措施实施后巷道围岩变形量降低30%以上，顶板离层控制在50 mm以内，工作面来压强度明显减弱，有效抑制煤炮、片帮、底鼓等矿压灾害。研究形成的特厚煤层多应力耦合巷道围岩协同控制技术，可为塔山煤矿安全生产提供技术支撑，同时为国内同类近距离特厚煤层矿井矿压治理提供工程参考。