卧底扩帮沿空巷道加固补强支护技术研究与实践.pdf

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1、能源技术与管理2016年第4l卷第1期EnergyTechnologyandManagementVo1．41No．1doi：1039690．issn．1672—99432016．O1024卧底扩帮沿空巷．遭力口国补强文技术饼究与宾践王波，杨张杰，高峰，余大军(1．安徽省煤炭科学研究院，安徽合肥230001；2．山东省肥城矿业集团白庄煤矿，山东泰安271600)[摘要]在煤炭开采过程中，为实现煤炭资源的高效合理开发，优化开采巷道布局，采区巷道沿空掘进技术得到了较为深入的研究和推广。但对于受多因素综合影响的沿空巷道的稳定性控制及已受破坏沿空巷道的二次补强问题依然存在。结合FLAC2D模拟分析结果

2、对沿空巷道的变形特征及稳定性进行分析，提出了卧底扩帮沿空巷道新型加固补强技术，并在白庄矿11071工作面下顺槽成功应用，解决了制约沿空巷道技术推广过程中需多次维修支护的瓶颈问题。[关键词]沿空巷道；卧底扩帮；新型化学浆全长锚固；加固补强支护[中图分类号]TD353[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2016)01-0060-03工作面长155m。煤层结构较简单，无夹矸，煤厚0引言0．9～4．8m，均厚2．5m，倾角平均8。。老顶以灰色为实现煤炭资源的高效合理开发，采区巷道粉砂岩为主，厚度8．8～15m，均厚10m。直接顶为沿空掘进技术得到了较为深入的研究和推广。但岩浆岩～砂岩，岩

3、浆岩厚0-3m，均厚2．5m，砂岩多数沿空煤巷由于受到采深、采动、时间及空间效层均厚2．5m。底板为深灰色泥岩、粉砂岩，直接底应的综合影响，其工程力学环境复杂化，巷道局部厚度1．0～3．1m，局部底板为岩浆岩。开帮维护高达3—4次⋯。卧底扩帮的修复工作使11071工作面上下顺槽均为矩形断面。上顺得围岩扰动加剧，围岩破碎、裂隙发育更为明显，槽净断面规格：宽×高=5．1m×3．2m：16．32m。；下巷道产生非对称性收缩，支护问题凸显。研究卧底顺槽净断面规格：宽X高=4．6IllX3．2m=14．72m。扩帮沿空巷道加固补强支护技术，可解决一些制上顺槽长2088m，下顺槽长为2130m。1107

4、1工约沿空巷道发展中的瓶颈问题，有效拓宽沿空巷作面下顺槽为小煤柱沿空掘巷，与相邻的11050道的应用范围。工作面上顺槽之间小煤柱宽度为3～5in。11071工1巷道概况作面上下顺槽受工作面超前压力和相邻11050工作面采空区扰动双重应力影响，围岩破碎、裂隙发开采巷道位置关系如图1所示。育，煤柱整体性遭到破坏，巷道顶板下沉、两帮收缩严重。当基本支护不足以承受采动压力影响时，为保证工作面正常回采，需进行卧底扩帮。施工过程中面临低强度破碎围岩巷道的支护问题。2卧底扩帮巷道补强支护技术分析2．1卧底扩帮沿空巷道变形失稳模拟分析根据该矿11071工作面现有地质采矿条件和图1沿空开采巷道位置关系示意图数

5、值模拟研究的重点，建立了平面应变模型。模型白庄矿11071工作面位于该矿北一采区，东尺寸为130133×74in，共划分38480个有限差分部以北翼轨道大巷保护煤柱线为界，南至一区段单元。模型底边界为固定边界，水平边界为支承边11煤底抽巷，西部以11煤岩浆岩侵蚀边界为界，界，上边界为应力边界。在模型的顶部加13MPa北部尚未开拓。该矿地面平坦，标高+28．9～+31．6m。11071工作面井下标高⋯510520m，无煤与瓦的等效载荷，相当于约520nl厚的上覆岩层，侧压斯突出危险性，围岩原生结构破碎，裂隙发育，强系数取1．3。通过岩样的单轴、三轴压缩及剪切试度较低。工作面机巷长848．5IT

6、I，风巷长867．6m，验，应用岩体强度参数分析软件RocLab，选取模2016年2月Feb．，2016王波，等卧底扩帮沿空巷道加固补强支护技术研究与实践61型主要岩体的力学参数如表1所示。遭到破坏。②受工作面超前支承压力和采空区侧表1数值模拟模型岩体力学参数向支承压力的双重应力影响，煤柱松软。③采用普通注浆方式加固煤体时，浆液渗透性差，加固效果不理想。④由于普通锚杆、锚索缺乏支护着力点，易发生脱锚、断锚现象。为解决上述问题，试验矿首先通过大量的现场试验，最终将波雷因材料确定为岩体注浆加固材料。波雷因材料是一种新型有机高分子双液型注浆材料，双组份材料通过专用气动注浆泵和混合枪，注入破碎岩体后

7、迅速反经FLAC21)数值模拟计算分析看出，工作面开应与岩体凝固生成高强度、有韧性的固结体，从而达到对岩体的加固或涌水裂隙的封堵口。在采用新型注浆材料加固围岩的同时，为维护沿空掘进下沉，实体煤帮以及窄煤柱各作为梁的一个支巷道围岩系统的整体稳定性，必须采取巷道围岩点l2]，根据侧向支承压力分布规律，巷道实体煤帮补强支护措施，通过布置高预应力锚索、增强护表帮角及窄煤柱支承位置会产生应力集中，应力集构件刚度、提高锚