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《焦煤集团2130平硐斜风井锚网支护设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、焦煤集团2130平嗣斜风井锚网支护设计范志胜程敏（新疆煤炭设计研究院有限责任公司）摘要：论文通过应用数值分析软件FLAC3D,针对焦煤集团2130平帀同斜风井巷道围岩设计支护参数并对其进行数值模拟实验，通过围岩破坏特征分析，表明所施行的锚网支护参数对围岩支护是有效的。关键词：FLAC3D数值模拟支护设计引言2130平币同矿井隶属于新疆焦煤集团有限责任公司，现为宝钢集团新疆八一钢铁有限责任公司下属公司之一。矿区地层划分为北天山分区，伊林比尔干山小区及吐鲁番小区一部分，区内发育的地层有古牛代志留系、石炭系、二叠系，这些地层组成了木区山间凹陷的基
2、底，在此基础上乂沉积了中牛代三叠系、侏罗系和新牛代的第三系、第四系地层，井田内上部煤层的顶、底板岩石抗压强度及其它力学指标均很差，各煤层的顶、底板岩石稳固性属不稳定的类别，工程地质条件属中等的类型。斜风井全段在岩层中，共近40m长，巷道围岩坚硬易破碎，掘进过程中出现连续小范围冒顶条带，部区域围岩变形更为剧烈，导致井筒无法正常施工。因此，对斜风井部分区段支护参数进行设计，合理解决支护难题，为2130平嗣矿所亟需。木支护设计主要是针对斜风井冒顶区段进行的，其井筒断面为肓墙半圆拱，净宽4800mm,净高4120mm,断面净面积为16.73m2,掘
3、进面积为18.04m2,且巷道全在岩层中。根据现场实际情况，依据经典的塑性圈理论对巷道进行支护设计，然后分别应用FLAC3D对巷道开挖及支护过程划分为进行数值计算分析，并对设计的支护效果作出评价。1斜风井井筒围岩塑性区范围确定巷道顶底板均为较坚硬的浅灰色粉砂岩，底板为细沙岩。以下依据经典的塑性圈理论对巷道进行支护设计，然后应用数值计算程序（FLAC3D）对支护设计稳定性作出评价。1.1井筒围岩塑性区范围的确定考虑本工程井筒的围岩状况，这里采用塑性圈理论确定围岩塑性区范围。极限平衡下的塑性区半径：式中：Rs一井筒塑性区半径（m）；Ro一井筒外
4、接圆半径（m）；γ—上覆岩石平均容重（MN/m3）；H—井筒埋深（m）；C—围岩粘结力（MPa）；φ—围岩内摩擦角（°）；根据现场及提供的设计资料，取γ=0.0527MN/m3,H二27m。经计算得：Rs粉砂岩=3.83（m）2斜风井支护设计参数设计采用混凝土喷层、金属网、螺纹钢锚杆与锚索组成的锚杆、锚索支护方案。支护参数如下：①顶板锚杆：选用Φ18×2000mm螺纹钢锚杆，树脂药卷锚固，锚杆间排距800×800mm,但由于顶部岩层冒漏，可每隔两排倾斜锚杆布置一排竖直锚
5、杆。②两帮锚杆：选用Φ18×2000mm螺纹钢锚杆，树脂药卷锚固，锚杆间排距8OO×8OOmm0③井筒底部：选用Φ18×2000mm螺纹钢锚杆，树脂药卷锚固，锚杆排距800mm,每排两根，角度为45°；o④顶板锚索:选用Φ15.24×6500mm单股锚索,4卷树脂药卷端锚，预紧力大于100KN,锚索间排距1500×1600mm,每排在巷道顶板施加三根锚索。⑤金属网：钢筋网：Φ6mm的Q235圆钢制作，网格200×200mm,全断面挂
6、网。⑥全断面混凝土喷层，喷层厚度为120mm。3斜风井支护参数后井筒围岩稳定性分析数值模拟计算结果表明：采用锚网支护后，巷道围岩应力场分布有所改善，进而增大了巷道周边围岩应力，减小了应力释放范围，提高了围岩承载能力，对于维持巷道的稳定性起到了积极作用。锚网支护状态下巷道顶部最大破坏区厚度减小到2.5m,两帮破坏区厚度减小到约4m,顶板锚杆虽锚固长度比破坏区厚度小，但其能将锚固范围内的岩体形成一个似整体的锚固平衡拱结构，仍能起到较好的加固效果，再加上顶板锚索已经深入到破坏区范围外的稳定岩层，将下部的锚固平衡拱结构辅助悬吊于稳定岩层上，因此能对
7、顶板起到较好的加固作用。巷道帮部破坏区在帮部锚杆的支护下破坏程度有所降低。通过数值模拟可知，锚网支护吋最大位移量约4.2cm,底板位移量为3.2cm,两帮位移量约为3.0cm,底板由于未采取支护措施，位移减小量不大。锚杆（索）轴力在支护过程中远小于其破断力，其中锚索轴力为113KN,锚杆轴力大小为37KN,也达到了理想的支护效果。通过以上分析可得：该锚网支护方案能较好的控制巷道围岩塑性区的发展，也能有效控制巷道周边位移，减小巷道变形，对保证巷道的稳定性起到了较好的支护效果。4结束语在支护与不支护两种条件下巷道围岩情况的数值模拟，通过应力特征
8、图、破坏场图和位移特征图分析对比，可以明确对2130平嗣矿井采用锚网喷加锚索联合支护方式后，巷道破碎围岩得到了很好的控制，减轻了工人的劳动强度，改善了作业环境，取得了明显的技术效
