朱村矿无支护回采巷道稳定机理及应用.pdf

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1、能源技术与管理2014年第39卷第1期10EnergyTechnologyandManagementVo1．39No。ldoi：10．39696．issn．1672—9943．2014．01．004朱村矿无支护回采巷道稳定机理及应用杨玉顺，杜宇(河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454000)[摘要]朱村矿一煤层回采巷道顶板为硬厚岩，强度较高，具备不支护的条件。对该煤层回采巷道围岩稳定性进行分析结果表明：巷道围岩无破碎区，塑性区半径2．43m，表面位移1．25mm，顶板所承受的拉应力远远小于其抗拉强度，属于稳定岩层。工业性试验表明，工作面超前段无支护巷道能够

2、保证安全，采动后阶段需要加强支护。[关键词]回采巷道；无支护；弹塑性[中图分类号]TD355[文献标识码]A[文章编号]1672-9943(2014)01-0010-021概况2巷道周边围岩塑性区半径焦煤集团朱村煤矿现开采一煤层。回采巷道为煤巷和半煤岩巷道，沿煤层顶板掘进，巷道掘出后在无支护条件下围岩稳定，不会发生变形。一2(po+O'~+flAo㈩a煤直接顶板为L5石灰岩，抗压强度80～100MPa，为I类坚硬顶板。一煤属较稳定煤层，经鉴定煤层无自燃倾向，煤层的抗压强度25MPa。岩巷处：(2)在粉砂岩中，抗压强度为40～50MPa。巷道综合抗压强度按直接顶的6

3、0％、煤巷的20％、岩巷的其中‘=ln旦，=竿s旦，-smml-sm~20％综合考虑，为62MPa。文章从巷道稳定性指Ao：，阳数及无支护条件下的理论分析判断一煤层回采巷道的稳定性。2无支护理论分析MPa；Pi为支护抗力，无支护时为O；为围压系巷道围岩稳定性指数为巷道开掘前所处位置的最大主应力与其围岩岩石单向抗压强度的比值[。巷道所处位置原岩应力为7．8MPa，计算可时，则有=o'c+flA。1一)得顶板稳定性指数为0．096，属稳定岩层；煤层稳定性指数为0_312，属中等稳定围岩；底板稳定性所=、／指数为0．173，属稳定围岩；巷道综合稳定性指数为0．126，属

4、稳定围岩。一煤层回采巷道为矩形巷道，宽4．6in、高2．2in，可以将其等效为半径口=1．72nl的圆形巷道。铅直应力、水平应力均为7．8MPa。煤岩体力学参数：H=300m，体积力=26kN／m3，残余强度(rc=0．5MPa，粘结力寺()(苦)一c=12．94MPa，弹性模E=27．7GPa，泊松比／x=0．22，内摩擦角=30。，脆性系数=1。((3)基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目(13A440334)；河南理工大学博士基金(B2012—077)2014年2月Feb．，2014杨玉顺，等朱村矿无支护回采巷道稳定机理及应用所以，塑性区半径2．43m

5、，表面位移1．25mm。移观测结果如图1、2所示。2．2顶板强度校核棼：==巷道顶板岩层属性如表1所示。．皇＼{表1巷道顶板岩层属性磁40—3O一20—10IllO2l，n测站距工作面距离，ln一上风巷测站一下风巷测点图154002运输巷及运料巷巷道底鼓量g～—＼鲻．’—：⋯龄(1)顶板所承受的载荷。对采场上覆岩层局妊：-_It-．鏊一_40—30～20—10nIIl02(部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层一称为关键层，按组合梁原理计算第n层岩层对测站距■作面距离／m+_f：风巷测站一下风巷测站岩层的作用可按下式计算：图254002运输巷及运料巷两帮移近量

6、从观测结果可以看出：①工作面前l020In(g)：(4)E1h1+E2h2+⋯+E处煤层上覆岩层开始运动，但下沉量很小，一般为式中，(q)。为第n层对第1层影响时形成的2030mm为岩层起始沉降期；超前段无需进行支载荷，kPa；E为弹性模量，MPa；T为体积力，护。②由上、下风巷测站工作面推过后后期测量数kN／m；为厚度，m。据看出工作面前后1O～15in范围内巷道顶底板按简支梁计算第1岩层最大拉应力公式为：移近变化速度增大，下沉量占最终下沉量的80％左右，为岩层主要下沉期，在此区域工作面及两巷O'max=萼(5)斗凡一支承压力较大，做好该范围内的巷道围岩变形至式

7、中，L为巷道宽度，m；h为第1层岩层厚度，关重要。工作面后方巷道变形量较大，需要用单体m；q为第1层岩层所受载荷，kPa。液压支柱加强支护，以防止采动后影响对巷道围经计算得：q=52kPa，(q2)。=79．9kPa，(q3)=岩的冲击作用。③工作面后方20m以外，上覆岩82．4kPa，(q4)1=84．6kPa，(q5)1=89．2kPa，(q6)1=层沉降速度衰减并基本趋于稳定，下沉量占最终17．9<(g5)1。下沉量的15％左右，称为岩层沉降衰减期。因此，第6层岩层为关键层，应考虑第1、2、4结论3、4、5层对第1层的影响。第6层由于本身强度大、岩层厚，对第

8、1层载荷不