三种支护方式支护效果的模拟对比分析.pdf

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1、煤矿现代化2014年第l期总第118期三种支护方式支护效果的模拟对比分析张应(煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司，河南郑州450007)摘要河南某矿2145底抽巷在已经产生明显变形的情况下，巷道仍然有进一步恶化的趋势，为了选择合理的支护方式，更好的保持巷道的整体稳定性，本文采用FLAC3D数值模拟软件对锚杆支护、锚杆一锚索联合支护和全断面短锚索支护在支护强度基本一致的情况下进行对比分析。结果表明：采用全断面短锚索支护对巷道围岩的变形和塑性区的控制效果优于其他两种支护，可以满足生产需要；且锚索受力比较稳定，说明锚索很好

2、的控制了围岩的变形，确保了巷道的整体稳定性。关键词锚杆支护；锚杆一锚索协调支护；全断面短锚索支护；对比分析中图分类号：TD353文献标志码：B文章编号：1009—0797(2014)01—0097—04破坏。目前，顶底板总移近量约为200mm，两帮总移1矿井概况近量约为250mm，由此可以预计到2145工作面回采河南某矿主采二叠系山西组二煤层，二煤厚将会给底抽巷带来更为严重的变形失稳破坏。1．4817．53m，平均厚度7．84m，煤层结构简单，一般现分别对锚杆支护、锚杆一锚索协调支护与全含有一层较稳定矸石，有些部位含

3、有2-3层，夹矸多断面短锚索支护进行数值模拟对比分析，以期选择为炭质泥岩。二煤为全区可采的较稳定型厚煤层，出最佳的支护方式。煤层赋存标高+60—一850m，埋深80—1050m。2锚杆支护、锚杆一锚索协调支护与全断面2145工作面东300m为一600m北大巷、西为短锚索支护的模拟对比分析2143工作面和三水平辅助回风巷、南90m、130m分别为三水平皮带暗斜井、三水平轨道暗斜井，北为2．1模型、边界条件的确定及测线的布置214采区皮带下山，214采区专用回风巷，三水平回选取2145底抽巷为研究对象，巷道断面为直墙风暗

4、斜井，如图1所示。半圆拱，跨度3．6m，中高3．4m，底板依次为细砂岩、砂质泥岩，顶板依次为砂质泥岩、炭质泥岩、二煤和中砂岩。使用FLAC3D建立模型，模型范围300m×52．2m×30m。根据模型的实际赋存条件，巷道埋深530m，即在模型上边界设为应力边界，大小为上覆岩层重量，水平应力按照侧压系数=l计算，模型水平设为水平位移约束，下边界设为垂直位移约束，采用摩尔一库伦强度本构模型进行模拟。在x=O，y=0处各布置图1矿井平面图一条测线(如图2)，监测围岩内的位移及应力情况。2145底抽巷于2007年掘进并支护完毕

5、，一直保持稳定，支护状况良好。2011年为缓和矿井的采掘关系，保证矿井的正常生产，开始布置2145工作面，首先开始掘进2145下顺槽，受掘进影响2145底抽巷开始产生变形破坏。2145底抽巷断面为直墙半圆拱，距2145下顺槽水平距离约50m，与二．煤层垂距约为9m。受2145下顺槽掘进影响，2145底抽巷顶板局部发生变形，表图2围岩结构模型图现为混凝土层沿垂直于顶板方向产生裂隙明显，靠2．2岩体参数的确定近下顺槽一侧的肩窝变形较为严重，混凝土层有掉各岩层的力学参数对模拟结果具有重要影响，块现象发生；底板局部位置发生底

6、鼓；两帮变形量显根据实验巷道所取的岩样在实验室测定围岩的力学著增加，帮部承载能力的减弱进一步加剧了顶板的参数，并通过折减得到的岩体力学参数(见表1)。·97·煤矿现代化2014年第l期总第118期表4矿井主要通风机工况运行情况表风机叶片安装角发生变化时，分析其对中央风井风风井叶片安装角度风压(Pa1风量(m备注机的影响，通过分析得出以下结论：中央风井+0。2248117．1合适东风井30。3034．6162．7合适(1)随中央风井风机叶片安装角度的增大，东风中央风井+3。3066．2l33．2合适井风机的风压是一直减

7、小的趋势；排风量逐渐减小，东风井30。2790159l合适中央风井+6。364781451合适但变化不大。尔风井30o2924158．1合适(2)随东风井风机叶片安装角度的增大，中央风中央风井+9。4l32．3156合适东风井30。2690159．9合适井主要通风机的风压逐渐增大，排风量逐渐减小。中央风井+0。23649I157合适东风井35。31】018O8合适(3)东风井与中央风井主要通风机互相影响，一中央风井+0。2545．31I3．5合适翼风机能力增大，另一翼风机的风压会增大、风量减东风井404023．2l9

8、8-2合适中央风井+0o2674l12合适少，在系统进行调整时必须互相间的影响。东风井45。4895214合适中央风井+f)02327116．1合适作者简介：东风井32。3128-2169．3合适中央风井+0。2490114．2合适王涛，(1977一)，男，河南禹州人，工程师，1999年毕业于东风井38。39661913合适据的分析、计算，找出