深部矿井回采巷道巷帮稳定性研究-论文.pdf

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1、珊目圈山西煤炭第34卷第7期2014年7月SHANXICOAL文章编号：1672—5050(2014)07—0018—03DOI：10．3969／j．issn．1672—5050．2014．07．007深部矿井回采巷道巷帮稳定性研究吕永刚(长治职业技术学院，山西长治046000)摘要：针对大采深煤层回采巷道易发生巷帮破坏导致支护困难的问题，建立了两帮巷道锚固体破坏失稳力学模型，分析了巷帮破坏失稳的特征和锚固机理，采用普氏理论提出了帮锚固体安全稳定性系数公式。孙村煤矿根据工程实际提出的巷帮锚固方式，经计算是安全的。研究结果在该矿2102工作面的成功应用，可为类似煤矿提供理论依据与

2、实践指导。关键词：大采深巷道；锚固结构；力学机理；巷帮稳定性中图分类号：TD325文献标识码：A埋深超过700—1000Ill，称为深部l_，受上覆岩石2号煤回采巷道前期，采用锚网索支护，但间距重力作用影响显著，巷道受水平应力作用明显。采取不合理、支护强度低，支护完成后出现了两帮严重内锚杆等支护的巷道两帮在高应力作用下出现压缩、敛、底鼓剧烈、支护锚杆松动脱落的现象，矿井一度剪切等破坏，巷道形变量大、支护失效，成为深部矿停止正常生产。井安全生产的巨大隐患。为解决这个问题，国内外有2深部回采巷道两帮稳定性分析相关研究]，但大多数并未从深部巷道两帮锚固体稳定性角度分析。本文以孙村煤业

3、深部回采巷道为1)深井巷道巷帮稳定性是两帮锚固体强度和顶对象，对巷道两帮锚固体破坏形态进行理论分析，建板锚固体强度、上覆有效载荷决定的【41。若两帮锚固立力学模型，并提出锚固体耦合支护参数，以期为深体强度较低时，易出现帮部煤岩体外凸、两帮整体性部巷道支护和安全生产提供参考。破碎发生压裂失稳。若帮锚固体强度较大时，由于首先发生的两帮压缩对两帮锚固体产生横向拉应力，1工程地质概况最终作用在锚固体上的剪应力大于其抗剪强度发生孙村煤业2号煤平均厚度3．43m，回采巷道埋剪切破坏。结合现场破坏实际，发现深部巷道两帮破深一720m。顶板为细砂岩一中砂岩，后过渡为泥岩，主坏以压裂破坏为主。建

4、立图2巷道两帮锚固体破坏要矿物有石英长石，白云母及岩屑，单轴抗压强度力学模型。31．56MPa。底板为泥质粉砂岩，呈团块状，易碎，单轴抗压强度48．62MPa，见图1。柱状层厚岩性描述／m5．61细砂岩，灰白色2．29中砂岩，灰白色～灰色5．11粉砂岩，黑色～灰黑色2一a压缩破坏2一b剪切破坏泥岩，深灰色～灰黑色图2深部回采巷道两帮锚固体破坏力学模型图3．432号煤，黑色，以光兑为主1．5O泥质粉砂岩，黑色，含黄铁矿2)耦合支护理论认为：支护体与围岩的耦合主1．00中砂岩，灰白，含长石要包括：锚杆、锚网与浅部围岩之间的耦合，以及锚7．65泥岩，质软破，含植物化石索与深部围岩之间

5、的耦合，即锚杆、锚索积极调动深部岩体强度，以实现支护一体化、荷载均匀化。针对图1孙村煤业顶底板岩性图收稿日期：2014—02—25作者简介：吕永刚(1981一)，男，山西潞城人，工程硕士，从事煤矿开采的教学与研究工作。18第34卷第7期山西煤炭巷道大变形的特点，支护应允许塑性区的存在，释放须满足：由于岩石流变聚集的能量，避免应力集中。≥q0．(6)3)确定巷道支护参数：顶帮高强度螺纹钢锚杆，7)帮锚固体安全稳定性系数n为：规格d}22mmx2000mm，布置网度800mmx800mm，锚固剂采用K2360型1卷，Z2360型1卷，锚杆‰一——：篓一)j㈩·u预紧力不小于8OkN

6、；锚索为高预应力，规格th21．6当n1时，帮锚固体处于稳定状态；凡=1时，帮锚固mmx7500mm，五花布置，布置网度1600mmxl600体处于失稳临界状态；n<1时，帮锚固体发生破坏mm；金属网用10mm的钢筋焊接而成，规格100失稳。mmxl00mm，喷层厚度100mm。为使受力更合理，锚8)孙村煤业2号煤集中轨道大巷巷道围岩及设索托盘采用多功能穹形托盘，尺寸400mm~400mm~计锚杆支护参数为=1．44，A=o．93，w=3．6In，H=310mm。架设U29型钢对棚支护，棚距800mm，钢棚m，N=0．08MN，=0．025MN／m，Sc=O．8Ill，．SL=

7、0．8In，Z=之间采用钢筋拉杆连接，顶部2根，帮部各2根。2．0ITI，h1=2．03In，=30．64。，Ck=0．3457MPa。将=1．443巷帮锚固体的稳定性验算代人=arctanf~得：=arctan1．44=55．22。。则得顶板冒落拱(破碎区)高度为：1)根据普氏冒落拱理论，巷道顶板冒落拱高度h0为：ho=[等砌an一)]=1．90m．2-Htan一手川．(1)若两帮锚固体发生压裂破坏失稳，则巷道两帮围岩最大破坏深度△Ⅱ为：式中：为顶板岩层普氏系数；W为巷道宽度，m；H为巷道