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1、炉峪口煤矿8#煤层巷道锚杆支护研究技术报告炉峪口煤矿2010年5月12日一、研究背景和目的随着现代科学技术革新的快速发展，现代化的新理念、新工艺和新技术不断渗透到煤炭科学技术领域，有力地促进了煤炭科学技术的迅猛发展。炉峪口煤矿作为重要的煤炭生产基地，采用新技术、新工艺势在必行。为了安全、科学的采用锚杆支护技术,结合我矿上赋岩层地质条件找出适合我矿的锚杆支护方案参数，提高综合支护能力，提高安全性能，我矿决定在下组8#煤层3804工作面对锚杆支护技术进行研究。二、研究技术方案该方案以三维数值计算与拟合研究系统地对3804皮带巷道的围岩稳定性和锚固
2、参数、锚固效果进行研究。系统设计研究方案包括试验点调查和地质力学评估，主要内容有围岩强度、围岩结构、地应力及锚固性能测试等内容，为初始设计提供可靠的参数。初始设计采用数值计算、解析法和经验法相结合的方法进行。初始设计计算方法采用美国大型岩土工程软件FLAC3D(FastLagrangianAnalysisofContinuain3Dinensions)进行计算。采用太原理工大学科研成果《煤巷锚杆支护专家系统》进行分步骤，分方案数值研究。三、研究内容(%1)观测仪器布置矿压观测布置在8#煤层3804工作面皮带巷，观测站设在距工作面10m处，最近
3、测点距工作面10.5m,共布置13-15个测点,根据测量要求，结合工作面具体情况，将测点布置如下。1、巷道两帮收敛测点站距工作面11.2m,将左右两帮测量基准点分别安装在已有的锚杆端头上，固定牢靠。右帮测点距底板1.5m,左帮测点距底板1.45m。2、多点位移计测点分别安装在顶板与两帮。测站距工作面距离13.5m,顶板测点距右帮2.2m,右帮距底板1.3m左帮距底板1.2m,测孔深6m,采用特殊连接钻杆打眼，按仪器要求安装到位，固定好，并调整好测筒读数仪。3、锚杆测力计顶部与两帮各安装一个测点。分别安放在已安装好的锚杆端头，按要求在压力盒的前
4、后各垫一块钢板托板。初次预紧后均为IMpa。顶部测点位于中部。左右帮测点均安装在帮部最下一排，距底板1.（）mo4、测力锚杆分别在顶及两帮各安装一套。安装孔深均为2m,顶眼孔径©28,帮眼孔径4>42,锚固材料采用快硬树脂锚固剂，均为全长锚固，顶板测点距右帮2.0m,左帮测点距底板1.3m,右帮距底板1.4m,测站距工作面13.5m。（二）观测实施矿压观测在仪器安装好后随即进行调试与校准，并开始正常观测，持续观测共计36天，0~10天每天观测1〜2次，10〜20天间隔一天观测一次，之后间隔两天观测一次，共测得数据3500组，期间工作面掘进14
5、1m。（三）将持续观测所记录的3500组数据，分类分别整理与计算处理，并依据数据绘出其主要变化曲线，作为科学分析依据,其相关结果如下：图1巷道两帮收敛累计量(mm)••时间(d)曲线图1曲线显示1〜11天位移变化速率较快，占变形量的80%图2显示锚杆工作载荷在0〜13天变化比较明显，达到峰值,为20KN,14〜23天变化较缓，基本保持在20KN左右，第25天增大到24KN,到36天一直保持为23KN左右。图3锚索工作载荷(KN)―时间(d)Illi线(l-5m锚索,2・8m锚索)图3为5m、8m锚索工作载荷与时间的变化曲线，5m和8m锚索预应
6、力分别为50KN和70KN,之后3〜5天出现松弛，预应力下降，7天后随围岩变化预应力增大，并趋于平稳，但到25天工作载荷增大，分别为90KN和118KN,数据显示8m锚索比5m锚索工作载荷大35%,正是由于8m锚索加固范围多出3m并能达到老顶原岩区，使其安全可靠。2001501005001357911131517192123252729313335•系列1系列2系列3100806040200-20-40-60T-系列1T1系列2系歹i」3图5右帮测力锚杆轴力(KN)-时间(d)曲线(1・1#测点,2・3#测点,3・5#测点)系列2T1系列2系
7、列3图6顶板测力锚杆轴力(KN)-时间(d)曲线(1-1#测点,2・3#测点,3・5#测点)图4、5、6分别为两帮与顶板测力锚杆测点轴力与吋间变化曲线图，图4、5显示两帮在0〜15天内，轴向受力值变化较大，在-40KN〜120KN之间，局部点更高，但15天之后趋于平稳，保持在90KN左右。图6显示顶板锚杆在1〜5天轴力值波动较大-80-60KN,5〜50天变化较平稳0〜60KN,但在25天后又趋高，局部值达到150KN,说明顶板围岩层理复杂，应力变化大。(%1)三维数值计算结果分析依据现有工程地质资料、支护设计方案及支护材料参数，采用美国大型
8、岩土工程软件FLAC3D(FastLagrangianAnalysisofContinuain3Dinensions)计算，弹塑性材料模型，运用Mohr-Coulo
