急倾斜煤层沿空留巷支护技术.pdf

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1、2012年第1期能源技术与管理59doi：10．3969Q．issn1672—9943．201201．022急倾斜煤层沿空留巷支护技术李鑫，王东，郭卫彬(1．兖矿电铝分公司，山东邹城273500；2．中国矿业大学矿业工程学院，煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐J,J、『221116；3．中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司西安分公司，陕西西安710061)[摘要]采用UDEC数值模拟软件，对某矿5采区58上右三片运输平巷在掘进和回采期间巷道围岩的应力场、破坏场、位移场等变化特征进行了分析，并结合现场实际情况通过实践证明了在留巷期间采用加强

2、支护和补强支护措施能够确保沿空留巷成功。[关键词]沿空留巷；数值模拟；锚杆支护；应力分布；补强支护[中图分类号]TD353+．6[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2012)01O593UDEC数值模拟软件对巷道支护形式进行相关分1概述析，最终确定留设巷道的合理支护形式。某矿井开拓方式为立井多水平分区石门开3数值模拟结果及分析拓，水平标高分别为一50m、一300m。目前该矿共有4个生产采区，即二采、三采、五采、六采，五采区3．1巷道掘进期间围岩应力及塑性区分布规律位于该矿开采二水平，井下标高一156．83—一190m，巷道掘进时采用

3、沿巷道顶板垂直方向打锚杆工作面走向长度为330m，倾斜长度54～60m，面的支护方式，该支护方式下巷道围岩的垂直、水平积为19800m。区内有2个断层中部所夹的54应力分布如图1、2所示。从图1、2中可知，掘进该层和58层煤适宜大倾角综合机械化开采，赋存稳巷道期间，沿巷道顶板垂直方向打锚杆支护方式定，倾角在40。～50~之间，平均45。，平均走向800m，下的最大垂直和水平应力分别为7-5MPa、5．5MPa，倾向190m。五采区煤层厚度1．6～2．0m，平均厚最大垂直应力主要集中在底板右底角，而最大水度2-3m，五采区58E右三片工作面煤层直

4、接顶为平应力主要集中在巷道底板右底角和右肩砂岩l2．3m厚粉砂岩，其上老顶分别为2_3m中砂岩，层。最小垂直和水平应力分别为1．5MPa、1MPa，底板为17．0m粉砂岩。58三片走向长度两翼共最小垂直应力主要集中在巷道右帮和顶板，最小为840m，工作面长度为68m，工作面顶板岩性为水平应力主要集中在巷道右帮。细砂岩，顶板性质为复合性顶板，有一层伪顶，厚为0．5～1．0m，左部边界为FA断层，右部边界为FA断层，工作面上巷为二片，下巷为三片。2研究内容与目的该矿五采区采用综采，除了解决设备配套及工艺方面的技术难题外，也带来了综采工作面推进速度快

5、造成采掘失衡，工作面接替困难的问题。根据生产计划，58E煤三片采用综合机械化采煤方法后，由于其开采强度大，推进速度快，据矿井现有的掘进技术与组织，将无法按时准备出四片的回采巷道，不能保证下一工作面的正常接替。为缓解采掘失衡带来的生产压力，决定采用沿空留巷技术把三片工作面的运输平巷保留下来，作为四片工作面的回风平巷l】]。要使得巷道的成功留设，应对巷道支护形式进行合理优化[。本文采用图1垂直应力分布图李鑫，等急倾斜煤层沿空留巷支护技术2012年第1期图2水平应力分布图图4垂直应力分布图巷道掘进时巷道围岩塑性区分布如图3所示。从图3可知，掘进时巷道

6、围岩塑性区左帮为6．8m，有帮为4．4m，顶达3．4m，底达3．8m；拉断破坏主要集中在巷道左侧和右帮、底板表面。顶底塑性区增大的特点是沿着垂直于岩层的方向增大，而不是垂直于顶底板的方向增大，两帮塑性区增大的特点是沿煤层分布方向增大，而不是垂直于两帮的方向增大。图5水平应力分布图58三片煤层开采后巷道围岩塑性区分布如图6所示。从图6可知，沿巷道顶板垂直方向打锚杆支护方式下巷道围岩塑性区左帮为10m，右帮为5．4m，顶达14．3m，底达5．7m；拉断破坏主要集图3巷遭掘进期I司塑性区分布3_2工作面回采期间巷道围岩应力及塑性区分布规律58。．片煤

7、层开采时巷道围岩的垂直应力、水平应力分布图如图4、5所示。从图4、5中可知，在煤层进行开采条件下，沿巷道顶板垂直疗向打锚杆支护方式下最大垂直和水平应力分别为11MPa、7．5MPa，最大垂直啦力丰要集【11巷道顶板左侧，而最大水平应力卞婴集r}1道左f!J!IJ、底板左侧．图658三片煤层开挖后塑性区分布图2012年第1期能源技术与管理61中在巷道左侧、底板和右帮表面处。顶底塑性区增大的特点是沿着垂直于岩层的方向增大，而不是垂直于顶底板的方向增大，两帮塑性区增大的特点是沿煤层分布方向增大，而不是垂直于两帮的方向增大。3．3掘进期间和回采期间的巷

8、道变形特征巷道掘进和58t三片煤层开采后巷道各点位移变形特征如表l所示。表1巷道位移变形量图8巷道补强支护4结论(1)巷道开挖后，原岩应力平衡状态被打