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1、千米垂深松软煤层巷道支护技术研究王青成(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南23200１)摘要:针对深巷松软煤层巷道易冒落、难支护等特点,提出而找到其中的规律。如果将钢材视为一种弹塑性材料,可使了三心拱U型钢支护结构。该支护技术在淮北矿业股份有用很多有限元计算软件,如ABAQUS、ANSYS等,本文采用限公司某矿巷道得到了很好应用,用ABAQUS模拟其承载ABAQUS软件进行模拟。力,介绍了施工工序,证明采用此支护提高了施工效率和安全性能,取得了显著效果。关键词:巷道;支护;U型钢;ABAQUS模拟中图分类号:TD353文献标志码:B文章编号:１6７2-40１１(20１７)0１
2、-0069-02DOI:１0．3969/j．issn．１6７2-40１１．20１７．0１．03１1工程地质概述某煤矿位于安徽省淮北市濉溪县境内,属淮北煤田临海童矿区,井筒位于祁集镇,北距淮北市约40km,东距宿州市35km,地面标高+26．5~+28．6m,一般2７m,北高南低,区图１U型钢支架受力几何模型内沟渠纵横,村庄星罗棋布,浍河两岸村庄稠密,植树成林,三心拱U型钢材料为理想弹塑性材料,棚腿两端相距呈曲流形绿色长廊。该煤矿的地层范围有奥陶系、石炭系、4．62７6m,棚高3．１７63m,弹性模量200GPa,泊松比0．3。二叠系、第三系和第四系。U型钢支架所受围岩的作用力
3、分别用q(竖直方向荷载)和１该煤矿可采煤层有6层,分别为3、4、７、8、9、１0煤层,其q(水平方向荷载)表示,两荷载的数值由现场监测获得:q2１顶底板岩性特征见表１。=１１７593．8N/m,q=6268７．5N/m。此次计算的重点在于2表１可采煤层及顶底板岩性特征U型钢支架。棚腿底端采用铰结(U=U=U=0)约束。１23煤层顶板主要岩性底板主要岩性有限元模型如图2所示。进行模拟分析后得到应力云图(见以泥岩为主,粉砂岩、砂岩次以泥岩为主,其次为粉图3)。由图3可得,拱顶外边缘的拉应力达到了１７0．9MPa,3之,少量砂岩,砂岩分布于矿井东部砂岩内边缘的最大压应力达到了１84
4、．6MPa,U型钢支架内外边以泥岩为主,粉砂岩、砂岩次以泥岩为主,少量粉砂缘应力均小于420MPa,即支架能够满足使用要求。4之,砂岩主要分布在矿井中部岩零星分布,偶见砂岩以泥岩为主,少量粉砂岩,砂以泥岩为主,少量粉砂７岩零星分布岩,偶见砂岩以砂岩为主,分流河道广泛分泥岩为主,粉砂岩次之,8布,次为泥岩,少量粉砂岩偶见砂岩泥岩为主,粉砂岩次之,少见以泥岩为主,粉砂岩、砂9砂岩岩零星分布顶板岩性变化大,5-6线以西及三角区多为砂岩,5-6线~１0以粉砂岩、泥岩为主,少图2有限元模型图3护结构应力云图3线多为泥岩、粉砂岩。3线量砂岩呈零星分布以东粉砂岩为主,少量砂岩及泥岩3支护设
5、计规格与施工工序2U型钢支架承载力模拟分析3．1支护设计规格支护棚距800mm,铁背板(规格:30×800mm),每处搭此煤矿采用三心拱U型钢支架进行支护。三心拱U型接处用2副限位卡缆,卡缆螺母扭矩≥300N·m。每两棚之钢支架受力几何模型如图１所示。间采用2副拉板连接,采用１0mm的钢板加工,长6７4mm,１随着计算机硬件及软件技术的发展,很多学者试图通过根拉杆采用ϕ22mm圆钢加工,长690mm,铁背板(规格:数值计算对三心拱U型钢支架的受力变形过程进行模拟,进30×800mm)、竹笆(规格:１200×800mm)腰帮背顶。3．2施工工序收稿日期:20１6-１0-１9安全
6、确认→整改存在的隐患→后撤材料、工具→截割梁作者简介:王青成(１99１-),男,安徽合肥人,硕士研究生,主要研究(下转第７１页)方向:巷道支护。·69·的剖面)温度进行采集分析。模型主面和界面温度随时间变点土体温度降自冻结温度的时间可看作该区域交圈时间。化曲线如图2~3所示。分析4、5、７号测点可知,外圈孔(主冻结孔)最早发生交圈,为１4．25h,内圈孔在１8．24h后发生交圈,内外圈之间由于受内外两侧冷源的影响,交圈时间略低于内圈孔,为１７．86h。3结论１)根据模型试验,得到了多圈管冻结交圈时间和温度发展规律,靠近冻结管的位置土体温度下降较快,最快达到4．１5℃/h。图１
7、模型试验原件布置图2)在距离冻结管较远的辅助孔内侧位置,主、界面温度差异较小,交圈时间为外圈孔交圈时间最早为１4．25h。[ID:003643]参考文献:[１]EverestDH．Thethermodynamicsoffrostdamagetoporoussolids[J]．Trans．FaradaySoc,１96１,5７(5):１54１-１55１．[2]MillerRD．Freezingandheavingofsaturatedandunsaturatedsoils图2主面温度变化曲线[J]．High
