回采巷道锚网索支护设计决策系统的应用与研究.doc

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1、回采巷道锚网索支护设计决策系统的应用与研究回采巷道锚网索支护设计决策系统的应用与研究回采巷道锚网索支护设计决策系统的应用与研究　　山东省兰河口矿业有限责任公司　　禹申友李守刚侯民川赵永根　　摘要本文介绍锚网索支护设计决策支持系统软件，在三河口矿3上煤层回采巷道支护设计的应用方法和应用效果，该软件有效地优化了我矿的巷道支护密度，取得了较好的经济效益。　　关键词回采巷道锚网索设计系统应用　　1、前言　　锚杆支护作为一种新的巷道支护形式，与传统支护方式相比，在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率、简化回采面端头区维护工艺等方面的优越性

2、十分突出。因而受到了世界主要产煤国家的普遍重视，代表了煤矿巷道支护技术的发展方向。　　目前，三河口矿在回采巷道支护中，普遍采用了“锚网索”联合支护形式。虽然取得了较为显著的经济效益和安全效果，但是，长期以来，锚网索支护参数一直以周边邻近矿区的经验为主，没有针对矿的具体地质条件和开采条件进行科学合理的锚网索支护设计。因此，带有较大的盲目性，导致支护设计参数缺乏科学依据，给矿井的安全生产带来了隐患。为了解决上述何题，针对的主采煤层　　——3上煤层的地质条件和目前巷道支护状，能够通过计算机可视化手段，建立一套锚网索支护的力学模型，决定开发《3上煤层回采巷道锚网索支护设计系

3、统》，为回采巷道支护设计提供依据。　　2、3上煤层回采巷道支护现状　　3上煤层回采巷道目前普遍采用矩形断面，巷道净高度一般为2.5m,巷道净宽度一般为3.2-3.5m。采用锚网带、锚索联合支护。顶板选用Ф18mm的螺纹树脂锚杆，锚杆长度1.8m。锚杆间排距为800mm×800mm，每排锚杆的锚杆数为5根，两肩窝处锚杆的安装角度为70º，锚杆间距为0.8m。　　740)this.width=740”border=“undefined”>　　金属网采用10#铁丝编制成菱形网，网格为30mm×30mm。为了加强顶板支护强度，每隔2.4m安装锚索2根。锚索长度5m，直径15

4、.24mm，由低松弛预应力钢绞线绞合而成，与W钢带配合使用。W钢带型号为WX180/3.0，WX180/3.2。锚索孔间距为1200mm。　　两帮采用Ф18mm的螺纹树脂锚杆，锚杆长度1.6m，每排2根、3根间隔布置。每隔1600mm加设一根长2000mm的钢筋拉筋，拉筋为16＃钢筋，双股，用同型号钢筋焊接，与锚杆联合使用。在顺槽的回采侧，为了便于回采，有时也采用水泥锚固的竹锚杆。　　3、3上煤层回采巷道支护设计决策模型　　支护参数设计是巷道支护设计实现定量决策的关键所在。当支护型式确定以后，参数设计正确与否，直接影响到支护效果和经济效益。当支护参数所提供的支护强度

5、不够，即使支护型式是合理的，也可能控制不住巷道围岩的严重变形和破坏，最终导致巷道不得不翻修，影响正常生产和经济效益；当支护参数设计得过于保守，虽然能保证巷道在服务期间的稳定状况，但支护成本必然偏高。因此，科学地寻找支护参数设计在安全和经济这两方面之间的最佳点，对安全生产和经济效益的意义是显而易见的。　　本课题与山东科技大学合作，根据“以岩层运动为中心的矿压理论”的最新研究成果，首先建立起采场结构力学模型，为进一步计算出已采工作面周围煤体上的支承压力分布规律，确定出内应力场的范围，从根本上解决沿空顺槽的煤柱尺寸问题奠定基础。　　以采场支承压力结构力学模型和锚网索支护的

6、理论研究成果为依据，结合三河口矿十几年来的工程实践，参考临近矿区的开采经验，建立3上煤层回采巷道支护设计决策模型。　　3.1沿空顺槽煤柱尺寸计算模型　　3.1.1模型决策目标　　该模型决策目标是沿空顺槽煤柱尺寸S　　3.1.2输入参数　　相邻工作面长度L;　　相邻工作面老顶岩梁初次来压步距C0；　　相邻工作面超前支承压力高峰位置距煤壁的距离S3；　　相邻工作面老顶岩梁总厚度M;　　相邻工作面支承压力集中系数K;　　采深H。　　3.1.3模型公式：　　740)this.width=740”border=“undefined”>　　3.1.4应用举例　　由于3上煤层今后

7、均采用放顶煤技术进行回采，主要矿压运动参数尚没有观测数据，因此采用《顶板控制设计专家系统》进行了预测。　　3上煤层其他相关参数如下：　　工作面长度：70～150m;　　支承压力高峰位置距煤壁的距离S3=20m;　　工作面支承压力集中系数取K=2.6;　　采深H=350-600m　　将上述参数代入模型中，计算出3上煤层采空区周围的内应力场范围。　　可见，在工作面长度为70-150m的范围内，采深为350-600m左右时，内应力场范围一般为6.3-9.3m。考虑到的顺槽宽度一般为3-4m,因此，为了把顺槽布置在内应力区，煤柱尺寸应该为：S=－=3-6m如图2所示。