煤巷顶板稳定性分析及锚杆支护技术-论文.pdf

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1、2014年第3期煤炭科技No．32014COALSCIENCE&TECHNOLOGYMAGAZINE45文章编号：1008—3731(2014)03～0045--03圈煤巷顶板稳定性分析及锚杆支护技术贾玉杰，王鹏举，王浩，王超(1．中煤第一建设有限公司，河北邯郸056002；2．中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221008)摘要：对工程现场取样进行物理力学参数测定，通过数值模拟给出煤层回采巷道顶底板及两帮的最优支护参数，通过现场监测表明支护效果较好，能够保证生产顺利进行。关键词：顶板稳定；稳定跨距；支护参数；监测系统中图分类号：TD353文献标志码：B内蒙古山不拉煤矿

2、矿井年生产能力为l15万t。3煤是主要可采煤层，煤层埋深170—210m，厚度笔㈩3．49～4．97m，平均4．07ITI。该煤层上为采空区，式中：E为岩层弹性模量；h为岩层厚度；为岩层距离2．80～5．15ITI。3煤结构比较简单，大部分煤密度1-2]0层不含夹矸，少数含12层夹矸。3107工作面煤层如果实际计算中的(g)值在计算层不是巷道围直接顶多数为泥岩，局部为砂质泥岩；煤层底板大部岩的第一层，则应该将通过锚杆而施加于其上的下分为泥岩，少部分为砂质泥岩；煤层倾角为1～3。，厚位岩层荷载加上，即q=(g)+。度介于薄煤层与中厚煤层之间。进风巷高2．8m，宽1．2．2顶板岩层极限跨距的分析4

3、．6m，回风巷高2．8m，宽4．0m。采煤工艺采用倾分析计算顶板岩层的极限跨距，根据巷道的实斜长壁综采一次采全高、顶板全部垮落采煤法。际特点和围岩物理力学参数有以下几种计算方法：①简支梁稳定跨距计算；②固支梁稳定跨距计算；1参数实验与顶板稳定性分析③双块体梁、多块体梁稳定跨距计算。1．1力学参数实验根据3煤巷道围岩的实际特点及其实验室测定针对3107煤层回采巷道锚杆支护设计要求，在的参数，采取简支梁稳定跨距计算方法来计算顶板山不拉煤矿3107煤层及其顶板进行了岩石采样，并的稳定跨距，简支梁极限跨距计算公式如下把岩石密封包装好运至中国矿业大学，拆封后煤与21『(k+1)br／irl2at岩石完好

4、，在实验室对试样进行物理力学参数测=一(2)一2+1)试。测试结果如表1所列。式中：0v为顶板抗拉强度；h为顶板灰岩厚度；后为表1围岩参数围岩完整性系数；b为巷道宽度；r／为长时强度系数，软岩和中等硬岩为0．4～0．6，坚硬岩石为0．7～0．8；r／：为岩体强度系数，砂岩为0．16～0．92，石灰岩为0．30～0．94。1．2．3顶板极限稳定跨距利用上述方法求得顶板岩层极限跨距厶一，将计1．2顶板稳定性分析算结果与巷道实际宽度比较，以此判断岩层是否1．2．1岩层荷载的确定稳定。现场实践经验和理论分析均表明，锚固区内岩当L≥时，岩层是稳定的，并且能够承担下层所受荷载可由相邻岩层之间的相互作用来计

5、算求位岩层的重量；反之则岩层不能保持支护对象的得，具体的计算公式如下煤炭科技2014年第3期稳定。mm，间距800mm，排距900mm，锚固长度1．31m，针对本设计，顶板第一层计算结果如下：岩性灰锚固剂采用一支CK2340和一支Z2355。两顶角锚岩，最小厚度2．85m，实际荷载0．0713MPa，L=杆分别距巷帮300mm，方向向外倾斜15。。l1．60m；取安全系数为2．5，得稳定最大跨距为4．64回风巷：顶板采用15MnSi左旋螺纹钢高强度锚m。该值大于进风巷和回风巷所需的断面宽度，因杆+W钢带+金属网支护，锚杆直径20mm，长度2200此该顶板能很好地保持稳定。mm，间距900mm，

6、排距900mm，锚固长度1．31m，锚固剂采用一支CK2340和一支Z2355。两顶角锚2巷道锚杆支护的设计参数杆分别距巷帮200mm，方向向外倾斜15。。为了最大限度地使锚杆支护参数合理，用2．2两帮锚杆支护参数FLAC如进行模拟，经过选取不同长度、间距及排距的进风巷：两帮采用15MnSi左旋螺纹钢高强度锚模拟结果，综合考虑安全、经济等因素，进风巷采用杆+w钢带+金属网支护，锚杆直径18mm，长度1800464型支护方式，即顶板用6根锚杆，两帮分别用4mm，锚固剂采用一支CK2340和一支Z2355。巷帮根锚杆的支护形式，如图1所示；回风巷采用454型上部锚杆距帮顶200mm，向上倾斜15。

7、；巷帮底部支护方式，即顶板用5根锚杆，两帮分别用4根锚杆锚杆距底板200mm，向下倾斜15o。的支护形式，如图2所示。回风巷：两帮采用l5Mnsi左旋螺纹钢高强度锚锚索17．8XL4300杆+w钢带+金属网支护，锚杆直径18mm，长度1800间距200o，排距270omm，锚固剂采用一支CK2340和一支Z2355。巷帮上部锚杆距帮顶200mm，向上倾斜15o；巷帮底部锚杆距底板200mm，向下倾