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1、煤矿支护22年第期蝶巷顶板位移曲线特征介析及其应用方法宫世文刘天习杜伟唐广利王绍卿王红峰[铁法煤业(集团)有限青任公司〕,摘要作者将锚杆控制围岩变形机理与煤巷锚固顶板位移曲线特征分析相结合划分出三,,种类型位移测试曲线阐述了非稳定类型曲线发展的三个阶段及其对应的工程力学现象为现场优化锚杆支护参数和防止冒顶提出了位移曲线分析方法和应用方法。关键词煤巷顶板锚固位移曲线分析方法近年来铁法煤业(集团)公司的煤巷锚杆支护技术得到快速全面推广,积累了较丰富的经验。然而随着采掘范围不断扩展,煤层顶板结构多元化,支护荷载呈增加
2、趋势,使部分矿井在一定深度的某些区段有较多的煤巷锚固顶板进入了大变形状态。这已成为井下安全隐患之一,锚、安全性与经济性的矛盾日益突出。如何分析和利用煤巷顶板位移杆支护的可靠性曲线,适时实施有效的补强支护措施以控制顶板大变形的发展,是目前关注的重要技术问题之一。对于进入大变形状态的煤巷锚固顶板,在采取补强支护措施之前,如果忽视顶板位移观测曲线特征的分析及其力学属性的研究,就会出现两种极端的可能结果:一是被顶板表层应,,,;力破坏现象所迷惑过早补设金属棚架造成棚梁无载可负无谓地消耗了人力和物力二是对顶板大变形力学机
3、理认识不深,过早或较晚实施补强措施,收效不大,甚至仍有冒顶发生。因此,只有重视锚固顶板位移曲线特征的分析和研究,才能有效地发挥矿压监测信息反馈作用,确保巷道顶板安全,控制支护成本上升。本文就煤巷锚固顶板位移曲线特征分析及其应用方法进行探讨,望能起到抛砖引玉的作用。,些因素大多数随时间发生变化综合影响顶,。1顶板位移曲线特征分析板下沉其下沉量按某种规律发展变化故现场锚固顶板下沉量的实测值是上述因素综.,、11锚固顶板变形的影响因素合信息的反映对井巷锚杆支护设计优化保理论研究与现场观测结果表明,巷道开证煤巷顶板安全
4、具有实际研究意义。.,、挖使原始应力状态遭到破坏促使围岩介质12观浏方法原理及其精度要求向临空移动。煤巷锚固顶板下沉量的相关因通常煤巷锚固顶板位移观测基点设置在素有巷道顶板围岩结构、围岩强度、岩性、岩钢筋锚杆尾部,按照一定观测规则实施量测,层层厚、巷道尺寸、巷道断面形状(矩形、拱便能掌握顶板向临空变形量的大小。测点设形)、顶板岩层富水程度、埋深、工程环境、置于锚杆尾部的意义与锚杆控制围岩变形的、、、。,锚杆长度和密度锚杆布置方式锚固强度机理如图l所示在图1中虚线为巷道开锚杆安装质量及巷道空气湿度等,其中岩层挖后
5、锚杆未进入工作状态时的围岩位移曲、。结构层厚和顶板岩性对顶板下沉量起决定线锚杆孔孔口部位的围岩位移量远远大于。。作用层厚超过80~1ooomm的粗砂岩层孔底部位的围岩位移量当锚杆进入工作状。顶板在我公司大隆矿从未发生过垮落事故态后锚杆托盘迫使孔口部位的围岩位移曲线煤岩互层或煤层顶板易进入大变形状态。这下降,使孔底部位的围岩位移曲线抬高,实2002年第1期煤矿支护,、uucb综上所述值的增大主要由ucs值的增大来决定,所以在现场实施量测过程中,育,其误差应控制在1范围内即可满足曲是~盏。线分析研究及井巷安全工作的
6、需要.13错杆顶板位移曲线特征..13lu一t曲线类型u根据对大隆矿大量的煤巷锚固顶板一,t曲线分析按其形态特征大体可分为三种,亡兰竺。,鑫习()L类型(如图2所示)第一种为稳定型累计几币工卫且IJ,位移量不超过loomm每日变形量不超过蓄少瓷。20工程开挖支护后4天内为动态工作~,。谁面影响期变形量占总变形量的70~90%4。一8天变形速度渐减8天以后位移曲线趋近,。图1锚杆与围岩位移曲线关系示意图于平直线反映了顶板已处于稳定状态第,,0~现对巷道围岩表面变形的控制而且孔口部二种为亚稳定型累计位移总量在10。
7、位的围岩与锚杆托盘同步位移。锚200支护20天以后曲线仍有缓慢上升杆尾端向~,。u,:趋势反映了顶板处于亚稳定状态第三种临空位移由三种位移构成即,pe4uu二u。uh为不稳定型自工程开挖支护后夫内位移=十+。:u;Zomm5天之后仍以5~10/天式中seP锚杆外露段弹塑性位移值超过~—。ucs的速度上升这反映巷道顶板处于非稳定状锚固段杆体与围岩间相对滑—,,移;态围岩深部已发生显著的塑性变形强度,、。h的衰减随变形而加剧内部的微观细观节uc锚杆头端围岩位移—理和裂隙进一步扩展,其中多数互相切割、贯其中。ru。。
8、x;xx通由此使岩层层面间发生强烈剪切和往复一:。。一、):。尺搓动,若任其发展则顶板会垮落。:x;.式中`(x)点处围岩应变1.32不稳定型u一t曲线发展三个阶段—。sE(x)x点处锚杆杆体应变,—、、愉枷￡(nuuh显然值随,cuscu的值增大而增大。所以在锚杆支护实践过程中,通过考察u=200,u的量测值变化不仅可掌握巷道顶板变形,特征还可了解围岩深部锚杆头端周围围岩变形状态。h
