厚煤層大斷面切眼錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)研究

張貴文

【摘 要】 由于厚煤層大斷面切眼跨度大，圍巖承載力差，巷道開挖后其圍巖潛在破壞范圍大，使得巷道圍巖穩(wěn)定性難以進(jìn)行控制。本文以經(jīng)坊煤礦3-807工作面為工程背景進(jìn)行研究，通過現(xiàn)場調(diào)查和實(shí)驗(yàn)測試，分析工作面地質(zhì)賦存條件和煤巖體力學(xué)參數(shù)，并運(yùn)用FLAC3D數(shù)值分析軟件對支護(hù)后的工作面開切眼進(jìn)行了計(jì)算分析，確定支護(hù)方案，此方案可以有效對經(jīng)坊煤礦3-807工作面切眼巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行控制。通過本論文的研究為進(jìn)行煤礦厚煤層大斷面切眼錨網(wǎng)支護(hù)提供一種有效的設(shè)計(jì)方法。

【關(guān)鍵詞】 厚煤層;巷道;圍巖;支護(hù)

【中圖分類號(hào)】 TD353 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2019）04-0015-02 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

煤礦回采工作面開切眼圍巖的穩(wěn)定性控制，是工作面安全回采的關(guān)鍵，由于巷道的開挖，圍巖應(yīng)力重新分布，擴(kuò)大了圍巖潛在的破壞范圍，增加了切眼圍巖支護(hù)的難度。通常由于煤體抗拉強(qiáng)度較小，厚煤層大斷面巷道圍巖更容易受拉破壞。

1圍巖地質(zhì)力學(xué)特性

經(jīng)坊煤礦3號(hào)煤平均厚度為5m，煤層傾角平均為3°，煤層含有夾層，主要為泥巖和含炭泥巖，兩層平均厚度為0.3m。兩層夾矸平均距離為0.6m。工作面設(shè)計(jì)長度為1985m，開切眼設(shè)計(jì)長度為110m。直接頂泥巖高度為1.7m，基本頂細(xì)砂巖高度4.78m，直接底部砂巖泥巖高度1.51m。3號(hào)煤層頂部和底部巖石力學(xué)參數(shù)見表1。

2理論計(jì)算

經(jīng)坊煤礦3-807工作面支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)基于廣泛使用的極限平衡理論。經(jīng)坊煤礦3-807工作面切眼上部有一定高度的頂煤，適合使用極限平衡理論進(jìn)行支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)。

從圖4中和圖5中可以看出：巷道頂部和底部的水平應(yīng)力分布理想，底板水平應(yīng)力減小范圍明顯減小，錨桿結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯提高。頂板2.0m外隨著圍巖的水平應(yīng)力逐漸上升到原始巖石應(yīng)力狀態(tài)，在錨固范圍內(nèi)形成高應(yīng)力區(qū)。錨桿將頂板的巖層錨固在2.0m內(nèi)，形成一層具有較強(qiáng)承載力的錨固結(jié)構(gòu)，錨索錨固在上部原始巖石應(yīng)力區(qū)域，并且它在加固和懸掛錨固范圍內(nèi)的高應(yīng)力區(qū)域方面起到了很好的作用。從水平應(yīng)力分布的角度來看，巷道頂板的圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4結(jié)論

本文采用現(xiàn)場調(diào)研、理論分析和數(shù)值模擬分析的方法，研究了經(jīng)坊煤礦厚煤層大斷面圍巖支護(hù)，得到如下結(jié)論：

確定了3-807工作面切眼“錨桿+網(wǎng)+錨索”支護(hù)方案，運(yùn)用極限平衡理論進(jìn)行了經(jīng)坊煤礦3-807工作面切眼的聯(lián)合支護(hù)參數(shù)，經(jīng)計(jì)算經(jīng)坊煤礦3-807工作面切眼頂板錨桿長度2.4m，幫部錨桿長度2.0m;頂板間排距不超過1.09m可滿足頂板支護(hù)要求，幫部間排距取0.8～1.0m;設(shè)計(jì)錨索長度為8300mm。

利用FLAC3D模擬了支護(hù)方案，分析了圍巖的垂直應(yīng)力和圍巖的水平應(yīng)力，證明了支護(hù)設(shè)計(jì)方案可以有效控制圍巖的穩(wěn)定性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]武越超，韋志遠(yuǎn)，譚英明，等.空巷影響下回采巷道圍巖穩(wěn)定性及支護(hù)設(shè)計(jì)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016，44（5）：128-132.

[2]王燁.李家壕礦軟巖回采巷道圍巖穩(wěn)定性分析與支護(hù)技術(shù)[J].煤炭工程，2017（8）：69-73.

[3]孫明磊，李佳麗.永久煤柱下巷道圍巖穩(wěn)定性及控制技術(shù)分析[J].煤礦開采，2016，21（3）：59-62.

[4]楊佳春，馬仲濤.錨桿支護(hù)下巷道圍巖穩(wěn)定性的數(shù)值分析[J].工程地質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012（4）：36-42.

[5]鄭恒威，楊安國.水平主應(yīng)力下礦山巷道圍巖穩(wěn)定性分析[J].黃金，2015（2）：43-48.

[6]文排科，左宇軍，李進(jìn)猛，等.基于Phase2有限元分析的巷道圍巖穩(wěn)定性研究[J].煤炭技術(shù)，2015，34（1）：35-37.

[7]崔凱，王民華.基于錨固效應(yīng)的巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)體破壞臨界值的研究[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，29（1）：18-19.

[8]戴俊，師百壘，張敏超，等.新奧法在黃陵二礦203軟巖巷道中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2016，35（1）：43-45.

[9]仲徐東，王國呂，王虎，等.新奧法在礦山軟巖平硐掘進(jìn)中的實(shí)踐應(yīng)用[J].有色金屬（礦山部分），2015，67（5）：65-67，75.