大倾角煤层巷道支护稳定性数值试验研究-论文.pdf

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1、ll眶趣圈山西煤炭第34卷第4期2014年4月SHANXICOALVo1．34No．4Apr．2014文章编号：1672—5050(2014)04—0032—03DOE10．396％．issn．1672—5050．2014．04．010大倾角煤层巷道支护稳定性数值试验研究刘志勇(山两煤矿安全监察局吕梁监察分局，山西吕梁033000)摘要：针对大倾角煤层巷道支护课题，通过FLAC数值模拟研究异形断面的的变形破坏与受力分布规律，确定了合理的支护工艺并成功应用于工程实践。研究表明：①受岩体结构非对称性

2、影响，巷道产生的层间剪切滑移变形、高应力挤出变形等差异性变形是导致大倾角煤层巷道非对称变形破坏的主要原因。②直墙拱形断面巷道可改善围岩的应力状态，减小围岩塑性区破坏范围，降低围岩的变形量，更加适合大倾角煤层巷道的开挖支护。③研究成果可为类似工程的设计和施工提供借鉴参考。关键词：大倾角煤层；巷道支护；数值模拟；破坏机理中图分类号：TD353文献标识码：A1工程概况层结构对煤柱和巷道稳定性的影响，计算时，对煤和岩石的强度参数分别考虑裂隙影响系数Ilf2l。永宁4105工作面煤层倾角20。～45。，平

3、均2)地应力条件：埋深250m，根据已采_I作面岩35。，属于大倾角难采煤层，平均厚度1．84m，直接顶层的破坏与变形特征，在模型前后左右水平方向取为灰黑质泥岩，基本顶为灰色中砂岩，底板为灰黑色O-h：1．2o-。粉砂岩。41051二作面回风顺槽巷道沿煤层顶板掘进，3)模拟方法：采用美国大型岩土工程计算软件见图1，其下帮高1．8m，上帮高4．6m，中高3．2m，巷FLAC，弹塑性材料模型。运用Mohr—coulomb屈服准宽4．0m；顶板采用锚杆+锚带+金属菱形网+锚索则判断岩体的破坏，即：支护

4、，巷道两帮均采用锚杆+菱形网支护。锚杆采用fs=叭一叮b+2C西20mm×2000mm左旋螺纹钢锚杆，问排距为800f=o-3一．．millX800mill，锚索采用15．24mmx6300mm钢绞式中：、o-分别为最大和最小主应力，MPa；C、分线，锚固长度2000mill，托板为400mmx400mmx别为材料的粘结力和内摩擦角，。；or为抗拉强度，10mm钢板，锚索布置采用“二三”布置。MPa；N=(1+sin)／(1一sin)。当，==0时，材料将发生剪切破坏；当=0时，材料将产生拉伸破

5、坏。4)计算模型：长X宽×高=160mx181m×l80m。模拟回风顺槽上覆煤层顶板150m，底板30m。模型的四个侧面为位移边界，限制水平移动；底部为固定边界，限制水平移动和垂直移动。整个模型共划分72020个单元，75663个结点。网格大小的变化使用Attach语句联接。模型上覆岩层的重力，按均布荷载施加在模型的上部边界。图1巷道断面形状2数值计算模型3试验结果及分析1)围岩屈服破坏特征：图2为巷道罔岩屈服破1)煤岩层条件：根据岩层柱状图及实验室测定的煤岩特性，如表1所示。考虑煤层厚度和顶底

6、板岩坏特征图，异形断面左帮最大破坏深度2m；有帮}：收稿日期：2013—12—19作者简介：刘忐勇(1976一)，男，山西介休入，硕士，工程师，从事煤矿开采技术、安全管理】作。32