沿空掘巷合理布巷及其锚杆支护原理.pdf

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1、总第131期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2010．08．010沿空掘巷合理布巷及其锚杆支护原理高鹏飞，曹伟康，徐建文，王平(中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221116)摘要：通过对沿空巷道顶板受力机理、煤柱二次受力分布以及岩体极限平衡的研究，初步确定了护巷窄煤柱的宽度，并用相关理论及模型给出了证明。运用锚杆支护围岩强度强化理论，揭示了锚杆支护机理，进一步明确了沿空掘巷窄煤柱宽度。关键词：沿空巷道；二次受力分布；极限平衡；锚杆支护中图分类号：TD353．6文献标识码：A文章编号：1005—2798(201

2、0)08·0027—03TheReasonableLocatingoftheGatewayDrivenAlongGoafandtheMechanismofBoltingSupportGAOPeng-fei，CAOWei-kang，XUJian-wen，WANGPing(CollegeofMineralandEnergyResources，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China)Abstract：Basedonthestudyofthestressdistributi

3、onintheroofandthedistributionofquadraticforceinthecoalpillarandthetheoryofrockmasslimitequilibrium，thewidthofnarrowpillarcanbefiguredout．Theresultcanalsobecontinuedbyrelativetheoriesandmodels．Byusingthetheoryofconsolidatingrockstrengthwithboltsupport，themechanismisreveal

4、edthatiscontrollingsurroundrockbyboltsupport，throughwhichthewidthofnarrowpillarcanbefiguredoutagain．Keywords：gatewaydrivenalonggoal；distributionofquadraticforce；limitequilibrium；boltsupport宽煤柱护巷在一定程度上保证了围岩的稳定，煤层开采后，采空区上部岩层重量将向采空区但随着采煤工业的发展，其弊端也一一暴露出来。周围新的支承点转移，形成新的支承压力带。

5、其中一方面，宽煤柱的留设浪费了大量的资源，给国家经沿倾斜方向和仰斜方向，经过一段时间的变形后趋济造成了损失；另一方面，在实践中，与窄煤柱相比，于稳定，形成固定支承应力带，基本决定了沿空巷道宽煤柱更加容易发生应力集中，且应力极大，煤柱平顶板受力格局，对沿空掘巷造成了极大的影响。面位移明显，顶底板变形量、围岩变形量也大大超过通过多次现场观测与总结，煤壁距固定支承应了窄煤柱，使巷道不得不进行多次翻修，给工作面的力峰值15～20m，应力在不受本区段回采超前支承生产带来了很大的不便。近几十年来，国内专家对应力影响的前提下，应力集中系数约为2～3。

6、窄煤柱护巷技术开展了大量的研究工作，极大地推巷道的布置应充分考虑顶板及上覆岩层的受力动了其发展。另外，沿空掘巷支护方式也由架棚被状况，窄煤柱巷道的留设应尽量避免在峰值下面。动式支护发展为高预紧力、高强度的锚杆主动式支一般留设于应力峰值与煤壁之间塑性区内，即0～护，在沿空掘巷窄煤柱护巷技术上发生了根本性的15m之间。变化。本文从多个方面出发，求解出了窄煤柱的合1．2沿空掘巷顶板特征及应力二次分布理宽度，并运用锚杆支护机理及相关模型予以证明。由前面可知，沿空巷道处于采空区上覆岩层结构固支边与铰接边之间，其顶板岩层断裂成弧形三1沿空掘巷合理布

7、巷角块。与采场相比，沿空巷道的推进，势必会造成更1．1沿空巷道的大致区域布置加复杂的应力二次分布。因此，采面侧向支承应力收稿日期：2010~3-24基金项目：“国家大学生创新性实验计划项目”大学生科技创新基金(091029001)；中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室2007年开放基金(07KF04)作者简介：高鹏飞(1988一)，男，山西吕梁人，中国矿业大学矿业工程学院在读本科生。272010年8月高鹏飞等：沿空掘巷合理布巷及其锚杆支护原理第19卷第8期极大值及其分布位置对巷道掘进的影响最为明显。根据研究需要，建立较为普遍的数

8、值计算模型。如图1。l020304050煤柱宽度／m(a)；{簧)罨25‘R201510常5O5l015煤柱宽度／m(b)20罨15菩105024O煤柱宽度／m(c)图1不同尺寸的煤柱内支承应力分布曲线图中