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双工作面采动影响下煤层巷道锚杆支护技术研究

任岩  
【摘要】:本文以华润煤业205工作面回风顺槽的支护方式为研究对象,研究与205工作面相邻的206工作面回采及205工作面双重采动影响下205工作面回风顺槽的支护形式与支护参数。论文首先测定了205工作面开采的3号煤层顶板力学参数,综合顶板岩性、各分层厚度、应力环境等因素,初步确定了回风顺槽的围岩稳定性,采用理论分析及工程类比的方法,提出了锚杆(索)支护方案,在此基础上,建立了数值计算模型,研究双工作面开采时回风顺槽的围岩破坏范围、顶底板移近量、两帮移近量、煤柱中应力分布等规律,通过改变锚杆、锚索的支护参数,研究不同支护参数对巷道支护结构稳定性的影响,从而确定优化的支护参数,研究表明: 1、3号煤巷道围岩属Ⅲ类中等稳定围岩,工程类比法得出的支护方式和支护参数为:基本支护形式按顶板较破碎时考虑,锚杆+W钢带(或钢筋梁)+网,或增加锚索;桁架+网,或增加锚索;主要支护参数为端锚,锚杆的杆体直径18~22mm;间排距0.6~1.0mm;,锚杆长度1.8~2.4m。 2、数值模拟表明,巷道未受采动影响前,回风顺槽围岩破坏范围基本呈对称分布,巷帮出现深度为0.5m的破坏。顶锚杆锚固范围内及巷道底板中部垂直应力较小,为应力降低区,两帮垂直应力的分布基本呈现对称状态,得出采动影响前205回风顺槽围岩处于稳定状态。 3、相邻206工作面采动对205回风顺槽围岩稳定有一定影响。(1)当206工作面回采至测点前方30m时,回风顺槽围岩破坏情况较之前测点前方20m时变化不大,此时巷道围岩进入新的稳定状态。(2)回风顺槽围岩位移量在相邻206工作面位于测点前20m和测点后40m范围内受到相邻工作面的采动影响较大,之后随206工作面的推进,顺槽进入新的围岩稳定状态。(3)由煤柱的应力变化分析,206工作面回采时对煤柱的采动影响范围为12m,对回风顺槽的采动影响较小,所以206工作面开采后,205回风顺槽围岩仍处于稳定状态。 4、205工作面采动对回风顺槽稳定性的影响。(1)从顺槽围岩屈服破坏单元分布情况分析,超前工作面10处顺槽围岩出现明显的破坏,此时巷道处于不稳定状态。(2)回风顺槽围岩位移量在超前工作面30m处开始增大,超前工作面20m时围岩位移量数值增加幅度比较大,此时应对回风顺槽顶板进行超前加强支护。 5、经多方案数值模拟,优化后的支护方案为:顶板布置4根锚杆,锚固方式为端锚,长度2.4m,两帮各布置3根锚杆,长度2.2m,锚固方式为端锚,间排距都为1000×900mm;锚索采用“5花”布置,锚固方式为端锚,单根排居中,间距1600mm,排距900mm。 6、优化后的支护方式及支护参数能满足205回风顺槽支护要求,但施工中必须实施动态监测,根据监测结果调整支护参数。


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