大倾角回采巷道支护及断面优化研究与应用

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1、出丕型拉太堂亟±堂焦论塞￡Q煎￡煎5．3MechanicalanalysisandOptimizationofRoadwaysinDi骶rentDipAngles⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～465．4Conclusion⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．506EngineeringappUcatioⅡs⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。516．1SupponPmgram⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5l6．2AnsysisoftheSupportingE位ct

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯546．3ApplicationsofotherRoadways⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯617Conclution⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．63Thanks⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．64MainRefbreⅡceI'ocuments⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．65出壅抖技左坐硒±堂焦i佥塞绪盈l绪论1．1课题的提出及研究意义我国是一个煤炭

3、资源储量丰富的国家，煤炭资源在我国国民经济发展中不仅是主要能源，同时又是主要的化工原料，长期以来在我国一次能源的生产和消费中占有比例高达70％以上。即使到2030年，煤炭在一次能源的生产和消费中的比重仍将保持在50％左右⋯。在我国地下煤矿井巷中，回采巷道占矿井巷道总长度的60％以上，而大倾角煤层的比例更大口3。近年来大倾角煤层开采越来越受到采矿界的高度重视。从煤炭资源的分布来看，虽然大倾角煤层储量只占煤炭总储量的五分之一，但在我国很多地区分布十分广泛日1。例如新疆的乌鲁木齐矿区，甘肃的华亭矿区、靖远矿区，宁夏的石炭井矿区，川渝的广旺、达竹矿区等。大倾角煤层甚至已经是许多矿区或矿井的主采煤

4、层。随着我国煤矿资源开采重点的西移，对于煤炭资源的开发已经成为了西部地区经济发展的重要支撑，因此，对大倾角煤层的研究将是西部煤炭资源开采的重要课题。在开采多年的东部矿区，赋存条件“良好”的煤层储量越来越少，加之近年来快速发展的高产高效技术使很多矿区浅部开采条件好的储量接近枯竭，促使大倾角煤层的开采条件问题受到高度的重视。显然这些矿区要保持高产高效和可持续发展就必须解决大倾角煤层的开采问题。大倾角回采巷道矿压显现的一些基本规律和开采近水平煤层、缓倾斜煤层是相同的。但是大倾角煤层多是由于较剧烈的地质构造运动形成，煤层顶底板受破坏程度比缓斜斜煤层大，因此顶底板的层理和原生裂隙较发育，易冒落。同

5、时随倾角的增大，沿着层面的切向滑动力增大，而作用于层面的垂直力则变小，故使重力沿层理方向的作用力增大。这就使得顶板冒落的形态、围岩移动以及巷道变形和支架受载的特征等与开采缓斜煤层时有了不同特点。首先，大倾角巷道围岩变形破坏在同一个断面内有很明显的非对称性或不均衡性，一般是靠近顶板(帮)侧的围岩变形较大，因此局部冒顶大多数出现在该侧的“帮’顶”范围内；其次，因煤(岩)层倾角大，重力沿煤(岩)层倾斜方向分力增大，导致岩体沿倾斜层面滑移。此外，当巷道的底板为煤层或部分为煤层时其强度相对较低，受采动后也会引起底鼓现象。因此很多矿区难以控制大倾角回采巷道的围岩变形，从而造成顶板及煤帮的破裂、支架受

6、损，因而使得支护效果不能让人满意。我国将煤层按倾角分为缓斜(0。～25。)、倾斜(250～450)、急斜(450～90。)三类h引。大倾角煤层至今没有确切的定义，但基于冒落矸石滑动的自然安息角以及一般液压支架出塞叠拉太堂亟±堂僮j金塞绪论最大适用倾角，多数意见认为大倾角煤层主要是指倾角35。～55。的煤层陆训。但是各个矿区根据自己的地质情况对大倾角煤层有不同的定义。马明、蔡国玉将淮北桃圆矿煤层倾角平均280，最大达到420的煤层称为大倾角煤层“0

7、。重庆大学资源及环境科学学院的尹光志等将35。左右煤层称为大倾角煤层n¨。肥城矿业集团查庄煤矿煤层倾角140～200，平均170，被山东科技大

8、学的林东才、耿献文归入大倾角煤层的范围n引。平项山十三矿王和平等在发表文章中提到15。～290煤层为大倾角煤层n3

9、。淮南矿区根据各矿对大倾角煤层的定义为：新庄孜煤矿A3煤层倾角280～3lo，平均为300；潘三矿13—1煤层倾角280～340，平均为320；潘东公司7．1煤层倾角22。～320，平均为250。新汶矿业集团华泰矿业公司将25。煤层倾角称为大倾角“4

10、。华丰矿煤层倾角30。～35。也被称为大倾角煤层。孙村煤矿3219工