唐口矿深部厚顶煤巷道锚杆索联合支护预紧力确定.pdf

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1、2016年第41卷第3期能源技术与管理V01．41No．3EnergyTechnologyandManagement59doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2016．03．022唐口矿深部厚顶煤巷道锚杆索联合支护预紧力确定张军(山东能源唐口煤业，山东济宁272055)[摘要]针对深部采区厚顶煤回采巷道锚索难以固定在煤层顶板稳定岩层的问题，为了充分发挥巷道周围煤体自承能力，提出5个方案研究确定合理的锚杆索预紧力，通过数值模拟对比各方案下的支护效果，选取了合理的锚杆(索)预紧力。工业性试验表明，

2、该方案支护下巷道能够满足安全生产的要求。[关键词]深部采区；厚顶煤巷道；联合支护；预紧力[中图分类号]TD353[文献标识码]B[文章编号]低，相比浅埋矿井，围岩在高地压作用下呈现软岩0引言的性质，突出表现为流变性强、松动圈范围大等特锚杆支护技术是国内外煤矿首选的巷道支护性。技术。研究表明，合理的锚杆索预应力能够实现对2合理预紧力的确定离层和滑动的有效控制⋯。由于受高地应力影响，深部煤岩体扩容现象突出，岩体内部节理裂隙发2．1数值计算模型的建立育【2_。深部厚顶煤条件下的回采巷道支护，锚索难根据唐口煤矿工程实际和

3、现有支护材料，提以锚固在煤层上方坚固岩层发挥悬吊作用，锚杆出5个锚杆索联合支护方案，各方案的支护参数索的支护作用主要是加固巷道周围煤体，充分发如表2所示。挥煤体的自承能力。预紧力是加固煤体的关键参表2联合支护方案支护参数数，深部厚顶煤条件下锚杆索联合支护合理预紧锚杆(顶板~20X2400mm、帮锚索(口21．8×8000mm的方22×3000m左旋高强锚杆)高预紧力低松弛钢绞线)力是巷道围岩维护的关键。1工程地质条件辜／间m距排，m距预／k紧N力间／距排／距预／k紧N力19【儿Jl【MJ0l2Ol000lLMJ0

4、300该研究以唐口煤业630采区的地质条件为基29001o0O4010001000300础。唐火煤业630采区主采3煤，埋深在1000m3900l00080100O1000300左右，平均厚度9．60m，属典型的深部厚煤层采4900l0008Olo00l000240区。其顶底板岩性特征如表1所示。3煤覆岩强度59ool00080l0001000350表13煤顶底板岩性特征以上5个锚杆索联合支护方案选用相同的支名称岩性厚度／m岩性特征护构件：顶板020X2400mm左旋无纵筋螺纹钢基本顶粉砂岩上黑色’裂隙极发育’充

5、填方解石锚杆；两帮~22×3000mm左旋无纵筋螺纹钢高强锚杆；锚索为22X8000mm高强度、低松弛预直接顶细砂岩三萼浅灰色，水平层理，夹粉砂岩薄层、应力钢绞线锚索。根据各支护方案的锚杆索预紧直颇粉砂岩一0-2．50触力的不同，研究确定最合理的锚杆索预紧力。其中方案1、2、3主要对比锚杆预紧力对支护效果的影直接顶泥岩一0~5．25蓄票度响；方案3、4、5对比锚索预紧力对支护效果的影响。煤层煤墨黑色，以暗煤为主，亮煤次之数值模拟采用FLAC。模拟软件]，该软件直接底粉砂岩面0~2．75色内置9种本构模型，本次对深

6、部厚顶煤巷道支护40MPa筹蓑效果的模拟主要采用其中的莫尔一库伦模型和空基本底细砂岩裹航压强度单元模型模拟巷道围岩。该模型可以较好地模拟2016年第41卷第3期能源技术与管理Vo1．41No．3EnergyTechnologyandManagement61不明显；围岩垂直应力集中核区位于巷道两帮约80kN升高至120kN时，顶底板移近量和两帮移6．1m处。近量降低幅度较小。因此，锚杆预紧力宜取80kN；2．23方案3的数值模拟结果局部支护困难区域可适当增大锚杆预紧力。根据方案3的巷道围岩变形应力云图、位移锚索预紧

7、力分别为240kN、300kN、350kN云图(图略)分析可知，巷道围岩位移绝对量大小时的围岩表面位移量变化情况如图4所示。基本呈扇形分布，顶底板位移量大于两帮位移量，6()()巷道围岩表面最大位移量为23．92mm，位于巷道暑500—g、400'底板中部；顶板最大下沉量为17．72mm，底板最皿唧—一两帮移近量300—·顶底板移近量大底鼓量为23．92mm；两帮最大水平位移量为制200l0HDl5．44mm，支护结构较好地控制了围岩的水平位0移；围岩垂直应力集中核区位于巷道两帮约4．1m240300350锚杆预

8、紧力／kN处。图4锚索预紧力对支护效果的影响2．2．4方案4的数值模拟结果由图4分析可知，锚索预紧力越大，巷道收缩根据方案4的巷道围岩变形应力云图、位移量越小；锚索预紧力从240kN~JJtJ至300kN时，云图(图略)分析可知，巷道围岩位移绝对量大小顶底板移近量和两帮移近量减小幅度很大，分别减基本呈圆形分布，顶板及两帮位移量小于底板位小为原来的8．23％和6．87％。而