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《回采巷道围岩结构与裂隙分布特征及锚杆支护机理研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷增刊煤炭学报Vol.25Sup.2000年12月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYDec.2000文章编号:0253-9993(2000)S0-0097-05回采巷道围岩结构与裂隙分布特征及锚杆支护机理研究薛亚东,康天合(太原理工大学采矿研究所,山西太原030024)摘要:通过对西山、汾西、霍州等矿区9个煤矿21个煤层的调查统计,将回采巷道顶板按岩性与层次结构特征分为多层薄层顶板、复合顶板、厚层整体顶板和厚煤层顶板4种类型.针对不同围岩结构,通过相似材
2、料模型试验,研究了巷道在无支护和锚杆支护条件下的变形破坏规律,指出了不同围岩结构的巷道支护重点,并对锚杆的支护作用进行了初步的分析.关键词:回采巷道;围岩结构;锚杆;裂隙分布;相似模拟+中图分类号:TD26353文献标识码:A回采巷道在煤矿开采过程中占有很重要的地位,它的维护状况的好坏,直接关系到整个矿井的生产效率和安全.由于回采巷道多为煤巷,且在其服务年限内,多受采动影响,因此它的变形破坏规律和稳定性与一般岩巷有很大区别.从大量现场煤巷围岩的调查结果可以看出,大多煤层岩体具有呈层性显著、强度指标低
3、、变形指标高和裂隙发育等特点,因而回采巷道较难维护.锚固技术作为一种可靠有效的主动支护方式,在岩土工程中广泛应用.在一般煤矿岩石巷道中,锚杆支护也已成为一种主要的支护方式.但在回采巷道中,锚杆支护的应用却不能令人满意.本文拟从现场调查出发,研究回采巷道的围岩结构特征,并在此基础上,通过相似材料模拟试验,研究巷道的变形破坏规律和锚杆的支护作用.1围岩结构特征与力学特性由于回采巷道多布置于较松软的煤层中,其稳定性主要受顶板围岩结构特征与力学特性的控制,因此笔者研究重点集中于巷道顶板岩体.通过对西山、汾西、霍州
4、等矿区9个煤矿21个主采煤层的钻孔及采[1]掘面地层资料的调查统计,将回采巷道顶板按岩层结构分为多层薄层顶板、复合顶板、厚层整体顶板和厚煤层顶板4种类型.表1为前3类顶板的岩层岩性与厚度分布的统计结果.各类顶板的主要特征见表2.由统计结果可以看出,泥岩、砂岩、石灰岩和砂质泥岩是组成煤系地层的主要岩石.表3为回采巷道各类顶板岩石的物理力学参数测定结果.可以看出,煤系地层岩石具有强度指标低和变形指标高的特点.2围岩裂隙分布特征21裂隙分布基本特征通过对西山、汾西、霍州等矿区9个煤矿21个煤层40余条巷道围
5、岩裂隙的组数、方位和密度的调查统计,发现围岩裂隙分布具有以下特征:裂隙组数较多,间距小,密度大;同一矿区不同岩石层位的裂隙发育程度和分布不完全相同;松软岩层的裂隙组数和密度一般大于坚硬岩层;多层薄岩层的裂隙较厚层整体岩层更为发育.基金项目:煤炭科学基金资助项目(93建08386)98煤炭学报2000年第25卷表1顶板岩层岩性与厚度分布统计结果Table1Thestatisticalresultsofroofpropertyandthicknessdistribution岩层岩性顶板
6、类别煤泥岩砂质泥岩粉砂岩细砂岩中砂岩石灰岩平均层厚/m057125145100105095157多层薄层顶板构成比例/%318039409101212303303152平均层厚/m137200135156下位薄岩层构成比例/%76472941471588复合顶板平均层厚/m222358496618811上位厚岩层构成比例/%11761176205929412647平均层厚/m409391524629712754厚层
7、整体顶板构成比例/%217020481084120514462048表2顶板岩层结构主要特征Table2Themainfeaturesofroofstrata分类类型主要特征由两层以上薄岩层组成,结构面间距一般小于03m,完整系数小于04,节理发育,层间错动,结构面多为泥多层薄层顶板质物充填,结合力差复合顶板煤层之上有一层或几层软弱薄岩层(一般单层厚度<15m,总厚度<20m),薄岩层上部赋存一层坚硬厚岩层煤层上直接赋存一层厚度较大(>30m)的整体岩层,结构面间距一般大
8、于1m,完整性系数>075,结构面厚层整体顶板多为4或5级厚煤层顶板巷道顶板为整体煤层表3回采巷道各类顶板岩石力学指标Table3Themechanicalpropertiesofroofrockfortheactualminingroadways岩性密度/tm-3抗压强度/MPa抗拉强度/MPa弹性模量/MPa泊松比砂岩24935565104680030石灰
