布尔台煤矿42103回风顺槽变形机理分析及治理.pdf

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1、164西部探矿工程2013年第8期布尔台煤矿42103回风顺槽变形机理分析及治理马冰(天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013)摘要：运用FLAC程序对42103回风顺槽变形原因进行了模拟分析，并根据模拟结果制定了巷道加固方案，并运用数字全景钻孔窥视仪对注浆加固效果进行了检测，结果证明，加固效果良好，有效地抑制了巷道变形，从而为开采42103工作面提供了可靠保证。关键词：巷道变形；模拟；加固中图分类号：TD325文献标识码：B文章编号：1004—5716(2013)08—0164—031概述素有以下几方面：巷道作为煤矿井下生

2、产系统的最基本单元，其安(1)强烈动压。巷道受到二次或多次回采工作面全、可靠的支护是确保矿井正常生产的基础。布尔台采动影响，特别是回采工作面后方滞后支承压力的影煤矿42103回风顺槽受22煤及42102工作面多次动压响，是布尔台煤矿巷道强烈变形的最主要因素。此外，及上覆70m煤柱综合影响，巷道变形严重，阻碍运输和布尔台煤矿回采工作面采高大、工作面长度大，更加剧行人，妨碍矿井通风，严重影响矿山的生产与安全，给了采动影响范围与程度。后续工作面开采带来巨大困难。为保证工作面的顺利(2)底板岩性。底板岩层的结构状态、软弱程度及开采，决定用FLA

3、C程序对巷道变形进行研究，然后根软弱岩层的厚度直接决定着巷道底板发生底鼓的大小据模拟结果制定合理的治理方案。及形态。当底板位于坚硬的砂岩或灰岩中时，一般处2布尔台煤矿42l03回风顺槽地质条件于稳定状态，通常不会发生底鼓；而当底板位于软弱的布尔台煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗境泥岩，页岩或断层破碎带中时，由于岩体强度低，裂隙内，井田面积193kmz，可采储量18．5x10t，年生产能力发育，其自身稳定性和承载能力较差，在地应力及采动2000xlO4t。采用主斜井副平硐综合开拓，综合机械化应力作用下极易产生底鼓，造成底板失稳破坏。布尔

4、采煤工艺。台煤矿巷道底板岩层普遍为泥岩，底板岩体强度低，遇42103回风顺槽上覆基岩厚度在296．8～338．6m，水软化，为底鼓的发生创造了有利条件。从42102切眼至3535m对应上覆22煤为22103工作面(3)地应力。地应力主要由自重应力与构造应力采空区，从3535m至回撤通道对应上覆22煤为实体构成。大量的实测数据表明，在地层浅部，水平应力明煤。42103回风顺槽与22煤层间距为33~75m，总体切显大于垂直应力，构造应力场占绝对优势。水平应力眼区域层间距较厚，往回撤通道方向层间距逐渐变对巷道顶板、底板变形与破坏影响明显，所以

5、在软岩和薄。巷道底鼓较严重段与22煤层间距为50~68m，岩厚煤层中，底板岩层在水平应力作用下，与形成褶曲构性为砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩至中粒砂岩，岩石普造相类似，向巷道空间鼓起。如果底板岩层变形的时氏系数为3．06～7．09，抗压强度为30．0～69．5MPa，属半间效应突出，则底板岩层会出现明显的蠕变变形。坚硬一坚硬岩石类型。(4)支护形式与参数。巷道支护形式及参数对围342103回风顺槽变形机理分析岩变形影响很大。根据巷道地质与生产条件，选择合影响巷道变形的主要因素有：顶板岩性、底板岩理的巷道支护形式与参数，可有效控制围岩变形与

6、破性、地应力、采动影响及支护形式与参数等。根据布尔坏，确保巷道安全。反之，若支护形式与参数不合理，台煤矿巷道地质和生产条件，巷道出现变形的主要因则不仅围岩变形不能得到有效控制，而且支护体破坏收稿日期：2013—02—27修回日期：2013—02—28作者简介：马冰(1981一)，男(汉族)，山东淄博人，lT程师，现主要从事注浆及巷道维护治理_T作。2013年第8期西部探矿工程165严重，无法保证巷道安全。置如图1、2所示。4布尔台42103回风顺槽变形模拟为了更好地对巷道变形进行分析，用FLAC程序对变形进行模拟。FLAC程序(Fast

7、LagrangianAnaly—sisofCominua)是美国明尼苏达大学和美国ItascaConsultingGroupInc于20世纪8O年代推出的专门模拟地质材料和岩土工程非线性力学行为的大型标准化程序，是目前国际岩土工程界和采矿工程界公认并得到广泛推广应用的数值方法。建模过程中严格按照布尔台矿实际工程地质状图1钻孔垂面雍置圈r单位：mm)况，坐标系采用直角坐标系，XOY平面取为水平面，Z‘AB轴取铅直方向，并且规定向上为正。取42103回风顺槽0。。。左下角点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，沿巷道方向垂直向内为Y轴正方向，垂

8、直向上为z轴正方向，}∈)量。。。重力方向沿Z轴负方向。模型共划分140400个单元，go151662个节点。三维模型的边界条件取为：四周采用塞oo铰支，底部采用固支，上部为自由边界。在计算中，综2N合模拟