千米深井巷道纵向加强支护系统数值对比研究.pdf

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1、2012年第5期能源技术与管理doi：10．3969~．issn．1672—9943．2012．05．010千米深井巷道纵向加强支护系统数值对比研究王兖州，邴绍政-，李智z，刘敬斌(1．兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿，山东菏泽274700；2．山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南250061)[摘要]巨野矿区某矿千米深井采掘巷道在现有支护条件下顶板变形较为严重，影响了正常生产。针对该问题，在进行地质雷达探测围岩松动范围等地质情况调查的基础上，设计了纵向加强支护方案，同时利用FLAC3D数值软件对该方案与原支护方案进行了数值模拟对比研究，并对该方案

2、进行现场试验。研究结果表明，纵向加强支护方案的支护效果优于原支护方案，对顶板变形严重的巷道具有更好的控制效果。[关键词]千米深井；纵向加强支护；数值对比；现场试验[中图分类号]TD353[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2012)050253沿截面方向和轴向的测线，测线长度2．6～5．0m。0引言在探测完成后，对采集到的数据进行整理统巨野煤田某矿为典型千米深井，地层条件复计分析，最终得到围岩松动破坏区的大小，如图1杂，地应力高，采掘巷道支护困难，现有支护不能所示(受篇幅所限仅列出部分测区典型结果)。综完全满足巷道控制要求。煤巷出现顶板

3、沉降严重、合探测结果，可知巷道顶板松动破坏区大致在顶板离层量大甚至顶板冒落等支护问题，严重影1．7-2．4m范围内，为支护方案设计提供了依据。响巷道安全快速掘进。针对上述问题，在大规模地质调查和通过地质雷达探测围岩松动范围的基础上，结合现有支护方案，设计了纵向加强支护方案，对其进行了数值对比验证，并应用到现场实践中。3测区5测区1地质情况调查图1围岩松动范围探测结果1．1地层概况调查2纵向加强支护方案设计通过地质勘查工作得到某回风顺槽巷道地层情况：主采煤层3煤，厚度3．20～7．50m，平均厚度该矿现有支护形式主要是横向T型钢带方案5m，煤层倾角0

4、～10。，平均4．4。，煤层普氏系数(下文简称原支护方案)，在此基础上设计了横向f=o．8～2．3，平均1．6；直接顶为粉细砂岩，厚度T型钢带+纵向双排U型钢带加强支护方案(下0～8．35m，平均厚度8．24m，普氏系数f=3．5～3．8，文简称纵双方案)，并进行对比分析。平均3．6；老顶为中细砂岩，厚度0～8．35m，平均厚原支护方案：设计采用锚网+钢梯(钢带)+度12．56m，普氏系数厂=6．0～12．0，平均8．7；直接锚索的全锚支护形式。顶部钢带长度4300mm，底为泥岩，厚度03．10m，平均1．65m，普氏系数间距800mm，每根钢带上

5、安设6根锚杆。顶部锚3．53．9，平均3．7；老底为细砂岩，厚度杆型号为22X2400mm，帮部锚杆型号为6．4011．80m，平均厚度9．97m，普氏系数f=6．0～20X2000mm；顶锚杆和帮锚杆间排距均为12．4，平均8-3。800mmX800mm；锚杆设计预紧力顶部为70kN，帮1．2地质雷达探测围岩松动范围部为50kN；锚杆设计锚固力顶部不低于150kN，帮在地质勘查的基础上，应用地质雷达物探技部不低于100kN。锚索型号为17．8X6200mm，间术对该顺槽的围岩松动圈范围进行了探测。在巷排距1800mmx1600mm，锚索设计预紧力

6、为道典型区段布置了8个监测断面进行地质雷达松100kN，设计锚固力不低于180kN。钢带采用矿动破坏范围探测。在每个断面的顶底板和两帮布置用T型钢带，顶部锚杆采用KMG500的高强度左26王兖州，等千米深井巷道纵向加强支护系统数值对比研究2012年第5期旋无纵筋螺纹钢，帮部锚杆采用KMG400左旋无为14．6GPa，泊松比为0．25，抗拉强度为1．0MPa，纵筋全螺纹锚杆，顶部锚索选用高强度低松弛预内聚力为3．0MPa，内摩擦角为3O。。应力钢绞线及配套锁具。3．2．2施加边界及初始条件纵双方案：在原支护方案基础上在巷中对称在模型的底部施加垂直约束

7、即在z轴方向约布置2根纵向u型钢带，长度4300mm，间距束；模型的两侧施加侧向约束即在轴方向约1800mm，并在其上布置3根预应力锚索，间距束；模型的前后面施加水平约束即在y轴方向约1600mm。其它支护参数与原支护方案相同，其束。无地应力方案不需要对模型施加地应力，有地中，u型钢带具有比T型钢带更高的强度。应力方案地应力根据实测地应力进行施加，其中竖向地应力为25．7MPa，X向水平地应力为3数值验证18．6MPa，Y向水平地应力为34．6MPa，模型上部通过FLAC。。数值模拟软件对上述2种支护施加经应力补偿得到的竖向均布面荷载，补偿值方案进

8、行数值模拟，对比验证其支护效果。为25．2MPa。3．1FLAC∞简介3．2．3开挖、支护及计算FLAC。是由美国Itas