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《松软厚煤层开切眼锚网索支护技术研究及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第18卷第6期中原工学院学报Vol.18No.62007年12月JOURNALOFZHONGYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYDec.,2007文章编号:1671-6906(2007)06-0035-05松软厚煤层开切眼锚网索支护技术研究及其应用121张玉国,张佃春,祝彦知(1.中原工学院,郑州450007;2.山东邹城市建筑设计研究院,山东邹城273500)摘要:针对松软厚煤层综放面开切眼断面大和围岩变形破坏强烈等特征,建立开切眼原始围岩结构计算模型,模拟计算各种不同
2、的锚网索支护方案,优化支护参数,选定安全经济的支护方案.现场工业性试验表明,锚网索支护方案I满足工程要求.关键词:开切眼;锚网索;对接锚杆;数值计算;现场试验中图分类号:TU443;TD353文献标识码:A[1-7]在巷道围岩控制研究方面,国外学者已做了大量工作,提出了多种支护技术和理论,并在巷道围岩1开切眼巷道数值模拟计算中发挥着重要作用.然而,由于地质条件的复杂性和围岩应力分布规律的差异性等原因,大埋深软岩巷道支UDEC是针对非连续介质模型的二维离散元数护技术还不成熟和完善,必须针对各种具体情况开展值计算程
3、序,主要模拟静载或动载条件下非连续介质研究,提出对应的支护技术和措施.(如节理块体)的力学行为特征.对于不连续的节理以薛村煤矿采用综放工艺开采,回采巷道沿底板及完整的块体,UDEC都有丰富的材料特性模型,提布置.目前,薛村煤矿综放面开切眼常采用工字钢对供了适合岩土的7种材料本构模型和5种节理本构模接梁支护方式.由于开切眼断面大以及支护强度低、型,能够较好地适应不同岩性和不同开挖状态条件下煤体强度低、煤层松软破碎和高地应力场等因素影的岩层运动和巷道变形的需要,尤其重要的是响,在掘进和服务期间,应力集中峰值向两帮深处转UDEC3.0
4、可以很好地模拟支架和锚杆的端锚和全锚移,巷道围岩应力场难以在短时间内重新达到平衡,及预紧力.因此,本文利用UDEC开放式系统编制程围岩变形破坏强烈、难以控制,危及安全生产.随着序对不同支护方案中的开切眼围岩变形情况进行模拟我国煤矿资源的日趋枯渴和多数煤矿逐渐进入中后分析.期开采,类似薛村煤矿开采条件的情况会越来越多.1.1计算模型的建立因此,进行开切眼锚网索支护技术探索性研究是非开切眼两侧为实体煤,其计算模型选取铅垂向上常必要和极其紧迫的.方向为y方向,沿煤层走向为x方向.考虑到巷道变形的影响范围,根据弹塑性理论,取5倍以外的
5、区域作为本文针对现场生产地质条件和现有支护手段,利用数值计算和现场工业性试验,以确定适于松软破碎计算模型的边界.y向顶板岩层取34.8m,上边界加载均布载荷,简化模型结构;底板岩层取12.6m.在x厚煤层开切眼的锚网索支护方案,并为类似工程提供向上,左侧取23m,右侧取21.8m.开切眼宽为5.2借鉴.2m,高2.6m,其断面面积为13.52m.计算模型的尺寸为50m50m,侧应力系数取3/4,开切眼围岩本收稿日期:2007-01-30作者简介:张玉国(1973-),男,山东滕州人,博士,讲师.&36&
6、中原工学院学报2007年第18卷构关系采用摩尔-库仑模型.在上述计算方案中,选用W钢带以及铺塑料网护根据本工作面原始的地质条件及岩层属性和赋存顶,锚索(杆)打在钢带上;帮锚杆拉拔力不小于15情况,对模型进行相应的岩层布置、节理块体的划分以kN,预紧力矩不小于60N&m,顶锚杆拉拔力不小于及参数的设定,添加边界约束条件,模型运行226164kN,预紧力矩不小于100N&m,巷帮角锚杆拉拔步,模型基本处于平衡状态.原始围岩结构计算模型如力不少于50kN,锚索预紧力不小于60kN;锚索排距图
7、1所示.图中,模型上部边界条件为应力边界条件,为0.7m.若打立柱,每排打单体液压支柱两根,单体应力为均布载荷q,其值q=8.26MPa;下部边界条件液压支柱打在木板梁下方,每根支柱初撑力不少于为位移边界条件,在x方向上可以运动,y方向上为铰100kN;其间距为2.1m,排距为1.4m.支;左侧和右侧边界条件为位移边界条件,在y方向1.3数值模拟结果及其分析上可以运动,x方向上为铰支.1.3.1不同支护方案巷道围岩位移比较对于维护松软厚煤层巷道的稳定性来说,有效控制顶部煤岩体下位岩层、两帮收敛、控制巷道围岩塑性区的发展、巷道
8、围岩应力集中等是关键.为了便于比较分析,计算模型运行时步皆为2000步.不同支护模型计算条件下,巷道围岩变形量见表1.在模拟方案-%中,方案采用3根锚索,顶板下沉量、底鼓量以及两帮收敛量都最小,表明锚索支护能有效地控制顶板下沉.在实际工程中,由于锚索可打到顶板的
