厚煤层软弱顶底板大断面切眼支护技术研究.pdf

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1、2012年第1期能源技术与管理7doi：lO39696．issn．1672—9943．2012．01．003厚煤层软弱顶底板大断面切眼支护技术研究张向春，赵玉成(1．中煤平朔煤业有限责任公司，山西朔州036800；2．中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏徐州221116)[摘要]针对煤层厚且顶底板较弱，同时需要支护的切眼断面较大，如果采用传统的支护方案将难以保证巷道的稳定性的问题。在数值模拟和物理模拟的基础上，提出了有针对性的支护方案设计和施工工艺。通过最后的施工效果验证了上述支护技术的科学性和优越性，此次对于三软大断面切眼支护技术的成功运用

2、获得了较大的安全和经济效益，为今后类似施工提供了很好的范例借鉴和参考。[关键词]三软巷道；大断面；切眼支护[中图分类号]TD353[文献标识码]A[文章编号]1672_9943(2012)01-0007-03主要承受拉应力。而形成平衡拱主要围岩为煤体，0引言脆性材料煤体的特性是可以承受较大的承压应力近年来，我国煤矿锚杆、索综合支护技术取得而仅能承受很小的拉应力就开始破坏。所以必须了很大的进展，但在复杂地质条件下的巷道支护施以有效的外力(增加钢带)，改变煤体受力状况仍存在大量的问题需要进一步研究。铁北矿为和赋存环境，变拉应力为压应力，使支护拱实

3、现有扎赉诺尔煤业有限责任公司的主力生产矿井，2007效的支护效果。年经产业升级改造后，矿井生产能力250万t／a。煤种为褐煤，自燃发火期3~6个月，现开采Ⅱ2a煤层，煤层赋存稳定，煤层倾角4。一7。，属近水平煤层，由于煤层赋存稳定，层理节理较发育，煤层较厚(平均厚度13．9m)，煤层直接顶为3．5～4．7m的劣煤与泥岩互层，俗称五花三层，较为稳定，老图1锚杆(索)支护形成三心拱岩体内部受力示意图顶为砂质泥岩和泥质砂岩互层。煤层底板为砂质作为支护拱墙基的巷道两帮稳定与否对巷道泥岩，遇水膨胀，对巷道底板破坏较大。顶板支护拱的稳定非常重要，如果墙基

4、大量变形、针对铁北矿区地质赋存偏差，同时需支护的位移会直接导致支护拱内拉应力增加，促进支护切眼断面较大等问题，通过FLAC对支护方案进拱变形破坏。所以加强巷道两帮支护强度，以增强行数值模拟研究，分析了大断面切眼在各种设计顶板支护拱的稳定性。支护条件下的变形情况，以挑选出既安全又经济，顶板支护的主要支护对象为巷道顶板自然垮同时又便于安装的支护方案，很好地解决了此困落拱内的围岩自重和巷道顶板由自重应力以及构难地质赋存下大断面切眼支护难的问题。造应力等形成的压应力和剪切应力。1支护方案设计根据以上分析，同时结合矿井巷道围岩岩性、赋存状况及矿方提供的

5、巷道断面参数，切眼断面考虑到所支护巷道为三软巷道，在同样载荷形状设计为三心拱形，巷道净宽为7．5m，净高为作用下巷道的变形量比较大，故断面形状不能设4．0m，墙高3m，三心拱拱高1m。计为矩形，设计为三心拱，如图1所示。三心拱巷根据我国煤矿采准巷道围岩稳定性分类方案道支护完成后，在巷道顶板形成一个平衡拱，我们确定该巷道围岩稳定性类别为Ⅳ类不稳定顶板，很容易理鹪平衡拱内部上部承压应力增加，下部所以采用主动联合支护方式：锚杆+钢筋托架+网+锚索+w钢带。锚杆+钢筋托架+网+锚索基金项目：国家自然科学基金重点基金(50834004)；国家自+w钢带

6、支护具体设计如图2所示，切眼顶板的然科学基金(50874104)；山东省自然科学基金(ZR2011AL014)支护示意图如图3所示。8张向春，等厚煤层软弱顶底板大断面切眼支护技术研究2012年第1期度：与顶板岩层表面垂直，两边锚索必须把握钻孔角度，确保锚索锚固段全部进入巷道煤壁上方煤体内。②帮部锚杆、网参数。锚杆布置：每帮4根锚杆，间距800mm，排距800mm；锚杆规格：锚杆采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆，直径18mm，长度为2200mm；锚杆树脂规格：采用1支规格为K2350树脂药卷(弃用长螺距锚固)。钻孔直径为28mm；锚杆托盘：采用拱型高强

7、托板，采用圆形形状：直径130mm，厚度10mm。配合高强螺母和尼龙垫圈；钢筋托梁：采用12圆钢加工而成；钢筋网片规格：采用钢筋网片护顶，钢筋编制成网，网眼尺寸沿用目前现场尺寸；锚杆角度：锚杆安设角度为图2支护方案示意图与帮面垂直2支护方案的数值模拟研究根据矿方提供的巷道断面参数，断面形状为索三心拱形，掘进净宽为7．5m，掘进净高为4．0m。取本次计算的模型尺寸为50m×45m，设置模型两侧边界为水平方向约束，以近似为无穷远处的边界条件；下部边界为固支约束；上部边界为自由，并施加于模型覆岩作用于该边界的均布载荷q，q由下式确定：图3巷顶支护方

8、案示意图q=yH(1)支护参数的确定：①顶部锚杆、锚索。锚杆布式中，为覆岩的平均容重，取2×10N／m’；置：每排l0根锚杆，间距800mm，排距800mm；为巷道