复合顶板大跨度煤巷围岩稳定性及其控制技术研究.pdf

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1、总第169期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2013．09．020复合顶板大跨度煤巷围岩稳定性及其控制技术研究·邹虎(潞安集团李村煤矿建设管理处，山西长治046600)摘要：以李村煤矿1302工作面运输巷为基础，采用计算机数值模拟分析复合顶板条件大跨度煤巷围岩稳定性，重点研究巷道跨度增大对围岩稳定性的劣化作用。复合顶板条件大断面煤巷的变形失稳以顶板整体下沉和强烈底臌为主；复合顶板煤巷的跨度对巷道围岩稳定性劣化具有明显促进作用，当巷道跨度大于5m时，顶板围岩内拉伸破坏深度达到3m以上，拉伸破坏面

2、积大于5m以上；提出了高强度、高预紧力、高稳定性的支护技术核心，为以后类似条件巷道支护设计提供参考。关键词：复合顶板；大跨度；煤巷；稳定性中图分类号：TD322文献标识码：B文章编号：1005—2798(2013)09—0045．03随着煤矿开采地质条件日趋复杂化，软弱复合围岩稳定性的影响。顶板煤巷比重逐渐加大，成为制约煤矿安全生产的表1煤层顶底板岩层分布重要瓶颈J。不仅如此，大型矿井为了适应大型综合机械化采掘设备，回采巷道的跨度逐渐增大，由3～4m增大到5～6m。现阶段有关研究资料表明：随着复合顶板条件煤巷的宽度增大

3、，煤巷围岩稳定性劣化明显，尤其复合顶板以泥岩和砂质泥岩为主的煤巷，两帮相对移近量较小，顶板整体强烈下沉，底板强烈内突。现阶段复合顶板条件大跨度煤巷支护问题突出，而对复合顶板煤巷的大跨度围岩稳定性研究较少。为此文章针对李村煤矿1302工作面运输巷生产地质条件，重点研究复合顶板煤巷的跨度对围岩稳定性劣化的促进作用，为该类条件煤巷支护设计提供参考和指导。2复合顶板大跨度煤巷围岩稳定性分析1工程背景2．1数值计算模型李村煤矿1302工作面开采3号煤层，煤层均厚采用快速拉格朗日数值分析软件FLAC2D进行约4．61／1，煤层倾角

4、约8。，煤层硬度较小，该工作面数值计算分析，该软件能够快速、准确模拟岩土工程埋深570m左右。目前掘进迎头处于煤层，巷道两材料大变形状态，并且具有多种结构单元模型，便于帮以煤体为主，顶板自下而上依次为泥岩、砂质泥模拟岩土工程支护的多种力学形态，具有快速、准岩、砂岩，属于典型复合顶板，底板以砂质泥岩为主，确、经济等优点。本次数值模拟计算依据李村煤矿见表1。1302工作面运输巷围岩强度普遍降低，该1302工作面生产地质条件建立模型，模型尺寸为矿和相邻矿井类似条件煤巷均出现变形破坏。50m×50m，共计10000个网格单元。

5、模型底边界1302工作面运输巷采用综掘机掘进，巷道为矩采用固定边界条件，两侧面边界固定水平位移，顶板形断面，宽x高=5200mm×4000mm。复合顶板为自由面。同时，1302工作面运输巷道埋深为条件煤巷围岩整体性较差，巷道跨度增大至5m以570m左右，设置模型上部应力条件，在模型上边界上时，巷道顶板、两帮及底板均可能出现不同程度变施加上覆岩层自重13MPa。由于该工作面周围无形。因此，亟需研究巷道跨度对复合顶板条件煤巷明显构造分布，侧压系数取1。收稿日期：2013-07-05．作者简介：邹虎(1986一)，男，山东荣

6、成人，助理工程师，从事生产技术工作。45邹虎：复合顶板大跨度煤巷围岩稳定性及其控制技术研究第22卷第9期3．2围岩控制技术方案4结语该控制技术方案采用锚网+w钢带+锚索支护。其支护参数如下：锚杆选用D22mm×1)复合顶板条件大断面煤巷的变形失稳以2400mm螺纹钢锚杆，问排距800mm×800mm，底顶板整体下沉和强烈底鼓为主，两帮相对位移较小；角锚杆下扎15。，辅助控制底鼓，每个锚杆孔使用2)复合顶板煤巷的跨度对巷道围岩稳定性MSCK2335、MSK2360树脂锚固剂各1支，托盘规格劣化具有明显促进作用，尤其顶板围

7、岩稳定性劣化120mm×120mm×12IBm；预紧力矩为400N·m；作用明显，当巷道跨度大于5m时，顶板围岩内拉伸菱形网网幅为2000mm×1000mm，网格为50mm破坏深度达到3m以上，拉伸破坏面积大于5m以×50mlTl，搭接100mm，双丝双扣，孔孔相连；W钢上，较大的拉伸破坏深度促进顶板复合岩层离层；带采用BHW一250—3．o0型；锚索选用D18．9mm3)针对复合顶板条件大跨度煤巷围岩稳定×7300mm1860钢绞线，间排距1600mm×性分析，提出了高强度、高预紧力、高稳定性的支护1200mm，三花

8、布置，每根锚索使用1支MSCK2335技术核心，为以后类似条件巷道支护设计提供参考。和3支MSK2360树脂锚固剂，预紧力不小于参考文献：350kN；锚索配套采用300mm×300mm×16mm平托板。支护布置见图4。[1]朱维申，何满潮．复杂条件下围岩稳定性与岩体动态施工力学[M]．北京：科学出版社，1996．锚索DI8．9×7