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煤巷围岩控制与锚网支护技术的研究

李忠亮  
【摘要】:煤巷是目前煤矿回采巷道的主要形式,回采巷道煤巷围岩一般具有“三软”围岩的特征,另外层理结构比较明显、强度低、易发生破坏、受采动影响大,往往是煤矿支护的难题。而锚杆支护应用于软岩巷道支护作为主要科技攻关项目是解决软岩支护的主要方法。因此,本课题结合亭子堰煤矿6105综放工作面回采巷道,对锚杆支护技术应用于“三软”围岩巷道进行了研究。通过现场调研、岩石力学试验、理论分析、数值模拟、经验设计法等综合的研究方法,对开切眼、运输顺槽和回风顺槽进行了全面而系统分析,在煤巷围岩控制和锚杆支护技术研究的基础上,得出了有利于亭子堰煤矿6105综放工作面回采巷道稳定的煤巷围岩控制原理,确定了锚网支护的技术参数。 本文主要做了以下工作: (1)地质力学特性评价。现场调研了煤层赋存特征、地质构造和围岩结构,取煤试样在岩石力学实验室得出围岩和煤的力学性质。 (2)理论分析。对巷道围岩矿压进行了系统分析,得出6105回采巷道属于两帮较软弱围岩,基本破坏机理:顶板弯曲下沉→两帮支撑压力增大→发生片帮、跨帮→顶板跨距加大→再一次加大对两帮支撑压力→两帮、顶板变形加剧。巷道顶板应该遵循及时支护、支架具有适当的柔性、小变形的原则,最后处于弹塑性稳定阶段。巷道两帮应该遵循及时支护、可缩性大工作阻力的原则,最后处于松动稳定阶段。相对应的锚杆支护的原理也是不同的。顶板锚杆支护采用悬吊理论、组合梁理论和减跨理论。巷道两帮锚杆支护采用挤压加固原理、松动圈理论、剪胀锚固理论和整体锚固理论。 (3)数值模拟。软件FLAC3D对该煤矿6105工作面开切眼进行了数值模拟,对巷道在无支护条件下的变形破坏、水平方向和竖直方向的应力应变进行了分析,得出了初始锚杆支护方案。结合理论分析,对锚杆支护技术参数进行了修正。用修正方案对巷道在有支护的条件下的应力应变进行了二次模拟,巷道的应力应变情况得到了好转,围岩达到了预期的稳定状态。 (4)施工工艺。为了确保支护方案的有效应用和现场施工的安全,写出了锚网支护施工工艺和质量标准。


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