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1、283o..第卷第期北京科技大学学报Vl28No32006年3月JournalofUniversityofSeienceandTeehnologyBe幼ingMar.2006二次动压巷道支护设计与参数优化),‘)‘)文,2)吴项川高谦J福军l)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京1000832)阳泉煤业集团公司,阳泉。4500摘要采用正交数值试验和灰色理论中的关联度分析,进行阳泉矿区二次采场巷道的分析与支护参数优化决策.选择13因素3水平的正交试验方案,进行27次试验,分析了不同应力状态和支护参数的巷道稳定性与变形特征.在计算中
2、采用巷道稳定性和变形收敛率等多种评价指标,进行.了局部优化;考虑支护成本和施工难易等因素,采用灰色理论,进行最佳方案的关联度分析该研究,.已应用于阳泉矿区二次采场巷道支护设计并取得较满意的支护效果;;预应力锚索;优化设计关键词煤矿巷道巷道支护分类号TD325预应力锚索支护技术在阳泉矿区的应用,解一个工作面的进风、运输巷道.作为本工作面的决了采场巷道支护的关键间题,产生巨大的经济瓦斯尾巷,巷道首先受采场的一次采动影响.在效益.随着矿区采煤机械化程度的不断提高,巷结束一次采动以后,整个尾巷都受到采场应力集.,;中的影响由于尾巷作为下一个采场开采的进风道
3、断面加大矿区开采深度随之增加采场巷道地压显现也日趋加剧.另外,阳泉矿区煤层含有大巷,所以下一采场向前推进时,在尾巷(相对于该.,,量的c执气体不得不在开采布置时增加了承采场的进风巷)上产生二次采动应力,受二次动压作用的C氏尾巷以便作为抽排易燃_.3/6s,易爆气体的必备巷道确保采矿生产的安全该,尾巷不仅受到一侧回采工作面的采动影响而且还承受另一侧工作面回采的作用.承受二次动压,;;;.12346,,一采区皮带巷一采区轨道巷一采区回风巷一瓦斯的巷道变形破坏十分严重垮冒现象屡见不鲜;5,8;;尾巷一工作面回风巷7一工作面切巷9一工作面进风巷本文针对阳泉
4、煤矿二次动压巷道存在的支护问图1回采工作面巷道布置示意图,..题进行了锚固支护设计与参数优化研究Fig1Sket比ofthelintheminiaan姗ayngare1矿区工程条件与二次动压2锚固参数优化正交数值试验,阳泉3#煤层处于层状岩体中埋藏深度30.21一600m,平均380m;煤层厚度2.3一2.sm,平均正交数值试验设计,.’,。为进行二次动压采场巷道的支护参数优化215m;煤层倾角2一10平均5;煤层坚固系数.在此f为2一3.煤层老顶为灰白色中粒砂岩,厚度需要建立采动应力与锚固支护参数的关系.正交试验是进行多因3.45m;直接顶为黑灰
5、色砂质页岩,厚度1.65rL,采用了正交数值试验方法,,素分析的研究方法它是根据正交性从全面试验含植物化石局部被冲蚀;伪顶为灰黑色高岭石泥,,..,..中挑选出部分有代表的点进行试验这些代表点岩厚度012一036m平均厚028m“,”.具有均匀分散齐整可比的特点川针对二次煤层回采工作面的巷道布置如图1所示.3#动压巷道的实际情况,综合考虑了各个因素,选取煤层开采涉及进风巷、回风巷和瓦斯尾巷等采场了如表1所示的13因素3水平的正交试验.,巷道如图所示承受二次动压瓦斯尾巷将服务表〔2一”〕.假设各因素间无交互作用,对所确定的,于两个工作面即作为本工作面
6、的瓦斯尾巷和下”,13个因素选择L27(13)正交分析表安排试验即,:2005一06一15:2005一09一14对于二次动压尾巷的锚固设计3水平13因素的收稿日期修回日期.:吴顺川(,,,作者简介1969一)男副教授博士正交试验最少试验次数为27次·216.北京科技大学学报2006年第3期表1阳泉矿区锚索支护二次动压巷道正交数值试验因素与水平Table1Numedcalexa而。时ionfaetorsalevelsofreinforcementbycableinYangquminia而anng卿设计水平类别序号因素代号煤柱宽度巷道煤柱宽度/m二次应
7、力影响范围/m202428二次应力,.等效二次峰值系数a1.21.314锚杆长度/mm0.6/1.05/41.3锚杆间距/7根根4/根顶板锚索长度/mm1.32.1/2根.锚索间距/4/根42/1根锚索排距/m9锚杆长度/m..m0.83/4根125/3根10锚杆间距/5/6根0两帮11一帮锚索长度/m..12一帮锚索间距/。083/3根125/2根2.5/1根13一帮锚索排距/m2.2方案坏时几乎使巷道围岩全部挤死而无法通行是煤矿数值模拟,按照二次动压巷道正交试验第1计算方案所常见的现象主要原因为巷道底板没有采用锚杆,.a产D确定的计算参数采用有
8、限差分软件Fl进行或锚索进行加固其他部位的破坏机理为剪切屈,,,数值计算[4J图2为第1方案计算位移矢量图和服破坏变形相对
