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金宝屯煤矿软岩回采巷道耦合支护技术研究

李佳音  
【摘要】:软岩巷道的稳定控制,尤其是软岩回采巷道的支护问题,一直是矿业工程的难题,严重制约着矿井安全正常生产。随着开采深度的增强或开采区域的变化,很多矿井出现软岩化的趋势。针对具体的围岩条件和应力环境,研究软岩巷道可行的支护技术,确定合理的支护方案无疑具有重要的现实意义和巨大的实用价值。论文以金宝屯煤矿S106工作面回风道为研究对象,综合现场调研、理论分析和计算、数值模拟、现场工业性试验矿压观测等方法对巷道支护技术进行了研究。通过煤岩力学参数实验室测定、围岩松动圈测定和对原支护方案的分析,得出巷道变形破坏的原因是开采深度大,围岩破碎,支护方案不合理。通过力学建模,计算推导得到支护-围岩复合拱承载能力计算公式,剖析出原支护方案不合理的原因,锚杆支护反力系数为1.76,O型棚支护反力系数0.11,锚杆支护发挥了重要作用,而原支护方案锚杆支护强度低,支护系统承载能力达不到为使巷道正常使用所需的最小支护强度0.86MPa。以耦合支护理论为指导,对S106回风道支护方案进行了设计。锚杆选择φ24×2400mm,间排距600×600mm;锚索选择φ22×7300mm,间排距800×600mm;顶板打10根锚杆,两帮每帮4根锚杆,3根锚索;O型棚采用40U型钢单圆棚。对设计方案承载能力进行了核算,设计支护方案锚杆支护强度0.26MPa,反力系数3.5;O型棚支护强度0.91MPa,反力系数0.1;设计支护方案承载能力为1.OMPa,达到巷道正常使用要求。对支护方案进行了数值模拟。模拟结果表明,顶板下沉量92mm,两帮位移量分别为92mm,95mm,底鼓量98mm,变形量处于允许区间内,支护方案合理可行,达到了耦合支护效果,能够满足巷道使用需要。最后对设计支护方案进行工业性试验,给出了矿压监测方案。


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