急倾斜煤层巷道软底围岩变形破坏规律研究.pdf

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1、能源技术与管理2015年第40卷第6期78EnergyTechnologyandManagementVo1．40No．6doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2015．06．029急倾斜煤层巷道软底围岩变形破坏规律研究刘磊，侯晓松，曾现策，徐士龙，靖文青(枣矿集团高庄煤业有限公司，山东济宁277600)[摘要]急倾斜煤层巷道的支护一直是困扰煤矿安全生产的问题之一。在急倾斜煤层巷道中，尤其是对于软底巷道的处理尤为困难。为找出适用于急倾斜煤层巷道软底的支护方法，以煤矿急倾斜煤层软底巷道为研究对象，借助于实验室相似材料模拟实验，结合急倾斜煤层巷道变

2、形规律的理论分析，就急倾斜煤层巷道软岩底板围岩的岩层位移等进行了全面的分析。得出急倾斜煤层巷道软底围岩破坏变形的基本规律，为我国开采急倾斜煤层软底巷道提供一定的科学依据。[关键词]急倾斜；煤层巷道；软底；围岩位移；变形规律[中图分类号]TD325~．1[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2O15)06一O078一O3能如表1所示。0引言表1模拟煤岩力学性能参数在我国，急倾斜煤层煤炭储量占我国煤炭总储量的17％，年产量占到了我国煤炭总年产量的10％，西部地区占到30％E。近年来，随着我国国民经济的发展，相应的煤炭需求量也在逐渐加大，急倾斜煤层的开采也逐

3、年增加。这样很多巷道就需要布置在软岩当中或者是穿过较为破碎围岩的地质构造区。这些围岩通常情况下较为松散而且易破碎，以至于松动范围变大，围岩会呈现出低强根据岩块的单轴抗压强度，通常可以将岩石度、强膨胀性、大流变性等特点口。经实践与研究分成5个等级，如表2所示。对比表1与表2可表明[3-71：急倾斜煤层开采与一般条件下煤层开采以看出：选定剖面顶底板岩石强度较高，均属中等不同，急倾斜煤层其围岩结构有其特殊的特征，开强度以上的等级。采时造成的破坏也不同；加上缺乏对其围岩变形表2岩石的强度等级破坏机理等基础科学理论的系统研究，造成由于开采方法选择失误而发生一系列的安全事故

4、。因此，在急倾斜煤层开采中，尤其急倾斜煤层巷道软底等问题相继出现，研究急倾斜巷道软底围岩破坏的基本科学问题，可以为这一类型煤层开采的关键性技术奠定理论基础，从而减少生产事故，达到安全高效地生产，大幅度提高能源利用率以及由此可知该急倾斜煤层巷道的底板为软岩，整个矿井的效益。顶板为中等硬度岩层。1工程地质概况2巷道围岩力学性质测试从煤矿地质钻孔资料以及所掌握资料数据可2．1实验模型知：此煤层巷道埋深一500111，区域内煤层平均倾模型长度2．6m，高1．4m，模拟标高从一565～角60。区内可采煤层，分别为2煤和3煤，煤层一435m；模型厚度0．26m。间距23m，

5、其中2煤平均煤厚为6m；3煤平均由于此次相似模拟实验的实际地质倾角较煤厚lm。实验选定的综合柱状图的煤岩力学性大，因此在进行实际模拟铺设材料时较为困难。材2015年12月Dc．_2015刘磊，等急倾斜煤层巷道软底围岩变形破坏规律研究79料铺设采取分区分层铺设，即将整个模拟区域在铺设。垂直方向上划分为2区段，在各个区段内一层按巷道围岩力学性质实验模型相似材料配比如2cm划分层数，一共8个分层，从～日，测量各分表3所示。区分段体积，再依据相似配比称量所需材料，进行表3相似材料配比表岩层厚度Am水／l【g砂子／kg石灰／l【g石膏，kg配比号抗压强度／MPa细砂岩15

6、4．1533．O22．51A20．654．410．35最后1em10．342．530．18粉砂岩2O5．5341．206．92B20．624．120．75凝灰岩102．822O．633．56C20．834．120．73凝灰质粉砂岩123．4125．055．82D20．764．121．252煤61．8213．212．32E20．734．460．86粉砂岩154．3131．083．13F20．724．240．56最后1cm150．O336O2．16O2001．2307OO3OO60砂岩82．3416．53船∞1∞．67％m337乃0．392G2O．714．130．4

7、33煤0．50．251．150．264730．136粉砂岩205．5341．236．913550．505553卯3卯7∞H20．644．120．762．2模拟实验原理Pp=畿=‘(5)相似模拟实验的理论基础是牛顿力学系统动nO0022l1式中3：、和Pm、ym、分别表示原型与力相似学说。实验应遵循以下相似原则_9]：∞模型对应部分的重力、密度和体积。(1)几何相似：保证模型与原地质状态在几从式中可以看出对重力相似，要求的何形状上成比例。几何相似参数：比值相似，即：密度相似常数为常数。f=dLP(1)由∞、和3个相似常数，还能够根据各对式中：为几何相似常数；为模型

8、线性尺应量所组成的物理方