软岩巷道合理支护参数探究

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1、软岩巷道合理支护参数探究　　【摘要】本文针对软岩巷道支护变形大、支护困难、回采期间维护费用高的特点，采用理论分析确定了合理的支护参数，通过计算机数值分析验证了理论设计软岩巷道支护参数的合理性。研究结果直接指导实际施工。【关键词】软岩巷道支护设计数值分析巷道支护技术是煤炭开采过程中关键技术之一。巷道支护的安全、合理、有效是保证矿井高产高效的前提条件[1～8]。近年来，由于锚杆支护方式具有支护效果好、成本低廉等优点，因此巷道锚杆支护技术得到了极为迅速的发展，广泛应用锚杆支护给煤矿企业带来了的技术经济效益巨大[9～12]。1工程地质

2、概况某矿主采煤层为26#煤层，该煤层厚2.9m，普氏硬度系数f为1.1，煤层的相对瓦斯涌出量为0.382m3/t，自然发火期12个月。地面标高+36.7～+41.4m，井下标高-370～-456m，煤层赋存稳定。煤层老顶为粗砂岩，厚4m，灰白色，胶结致密，分选性差；直接顶为泥岩，厚2.5m，黑色，致密块状、均一含炭屑；煤层为26#煤层，厚2.9m，黑色，煤质脆硬块状；直接底为泥岩，浅灰色，致密块状含粉砂岩。2支护形式及支护参数设计62.1支护断面确定工作面运输、回风顺槽为矩形断面，掘进宽度4000mm，掘进高度2500mm。2

3、.2支护参数确定2.2.1锚杆支护参数的确定2.2.1.1锚杆长度的确定L=L1+L2+L3（1）式中：L—锚杆长度，m；L1—锚杆外露长度，L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.02～0.03）m，一般L1取0.15m；L2—锚杆有效长度，m；L3—锚杆锚固长度，取0.3～0.4m。锚杆外露长度Ll取0.15m，采用PHD—2型声波检测仪测定巷道围岩松动圈可以确定：巷顶：L2=1.6m，巷帮：L2=1.2m，锚杆锚固长度L3取0.4m，将上述数据代入公式1可得：L=0.15+1.60+0.4=2.15（m）这里取L=2.2m；注：

4、锚杆有效长度L：的确定，在条件允许的情况下，尽量采用现场实测值，因普氏自然平衡拱理论计算方法确定L2时，L2值往往偏高，对有些岩性不适用。62.2.1.2锚杆间排距的确定D≤0.5L（m）（2）将上面得出的锚杆的长度值代入公式2可得：D≤0.5L=0.5×1.8=0.9m2.2.1.3锚杆直径的确定（3）将前面算得的锚杆长度值代入公式3有：d=2.2/110=20mm2.2.1.4锚杆锚固力的确定锚杆锚固力Q可按下式计算（4）式中：Q—锚杆锚固力，t；K—锚杆安全系数，取2～3；L—锚杆有效长度，m；r—视密度，t/m3。将上

5、述计算得到的参数代入公式4有：2.2.2锚索支护参数的确定当煤巷顶板下沉量为80～100mm或以上时，多数情况下难以采用锚杆支护方法保持顶板的长期稳定，因此需要采用锚索进行加强支护，以防止顶板局部冒顶。锚索长度：（5）6其中：——锚索长度，m；——锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，m；——需要悬吊的不稳定岩层厚度，m；——上托盘及锚固厚度，m，一般为0.1m；——需外露的张拉长度，m，一般为0.2m。其中需要悬吊的不稳定岩层厚度一般为巷道顶部煤层、伪顶、直接顶的总厚度。据32602工作面综合柱状图显示，需要悬吊的不稳定岩层厚度为

6、2.96m，考虑顶板厚度的变化，取安全系数为1.4，所以不稳定岩层厚度为4.15m。由公式5计算可得：3巷道支护的数值分析根据上面确定的支护参数采用FLAC3D数值模拟软件进行数值分析。模拟结果如图1、图2、图3、图4。从锚索支护的铅直应力图可以看出，锚索长度在应力集中程度较高的区域以外；从水平应力图可以看出水平应力是关于巷道中线呈现对称状态出现的，可以确定锚索的锚固区域仍然在稳定围岩中，这样能避免锚索因为围岩的破坏而失去悬吊作用。从锚杆锚索的受力图中可以看出，锚杆的受力比较均匀，且两帮的锚杆受力大于顶板的锚杆，顶板中部的锚杆

7、受力最小；从锚杆锚索的变形分布图中可以看出，锚杆的刚度较大变形较小，锚索的刚度小变形大。巷道在采用理论设计的参数支护下巷道围岩变形量有所减小，技术经济效益良好。64结论采用合理的理论计算公式确定了软岩巷道的支护参数，通过数值分析验证了支护参数设计的合理性。在此支护参数下巷道围岩变形量小，受力分布合理，取得了较好的技术经济效果。参考文献：[1]鲁岩等.巷旁开掘卸压巷技术研究与应用[J].采矿与安全工程学报，2006，9：329～332.[2]何富连等.综放沿空巷道围岩卸压控制研究[J].煤炭学报，2000，12.[3]孙秉佐.综

8、放工作面顺槽邻空巷卸压新技术的应用[J].科技情报开发与经济，2006，11.[4]郑西贵，李学华等.巷外掘巷保护巷道的应力转移技术[J].矿山压力与顶板管理，2005，No4：46～47.[5]董方庭等.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M].北京：煤炭工业出版社，2001