近距离煤层采空区下回采巷道的支护力学过程浅析
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解析采矿工程采空区巷道掘进支护技术摘要:当前随着我国煤矿开采技术水平的提升,对于煤矿开采的深度逐渐加深,与此同时在开采过程中需要针对巷道进行有效的支护,提高煤矿开采工程的安全性。
基于此,本文结合某地A矿井的采矿工程情况深入探究采空区巷道掘进支护技术,希望能够对采矿工程的有效开展和安全作业提供一定帮助。
关键词:采矿工程;采空区;巷道掘进;支护技术引言:为了进一步提高煤矿的开采效率,煤矿矿井复采频率越来越高,但是开展复产往往会给采空区带来一定的安全风险,对此需要进行更有针对性的巷道掘进支护。
因此本文以具体矿井开采案例进行探究,深入分析采矿工程采空区巷道掘进支护技术的具体施工方案与要素,以期能够提升矿井采空区巷道掘进支护的整体水平,保障开采掘进施工中的安全性效果。
1 A矿井情况概述A矿井最早于上世纪90年代前后开始开采,近年来受到煤矿整合重组的影响,对现有矿井巷道进行全面的优化。
为了提高矿井的负载水平,需要针对原有的采空区进行全面支护。
以A矿井为例,该矿井的采空区主要位于掘进回风巷北段直至立井100米区间内,而在采空区和空巷范围内矿井岩体安全性不足,存在垮落的风险,甚至巷道顶板已经逐渐呈现出塌陷的倾向,顶板位置已经生成高冒区。
A矿井煤层倾斜角度已经接近水平范围,矿井的顶底板为泥岩,但是也存在裂缝蔓延问题。
A矿井的落煤矸高度在4米左右,而且两帮也出现了容易破碎的问题。
2 采矿工程采矿区巷道掘进支护技术分析2.1 巷道顶板注浆加固技术由于A矿井的回风巷上部岩层主要为砂质的泥岩,通过对其冒落带进行高度计算,分析裂缝的所处高度,确定巷道顶板中硬岩石跨落为4米左右,而冒落带整体长度为15米,导水裂缝的高度为45米左右。
由于掘进巷道主要位于矿井冒落区,应力逐渐减小的部位,对此类围岩进行加固处理时要特别强化巷道的安全性效果和稳定性效果,因此可以应用注浆加固的支护技术形式进行施工。
由于,回风巷高冒区同样也是采空区,此类区域有较多裂缝和缝隙,因此应用注浆加固的形式能够有效提升围岩的强度状态。
近距离煤层群煤柱下巷道锚杆支护技术研究与实践道矿压显现规律的基础上,依托于山西离柳焦煤集团有限公司兑镇煤矿31102工作面运输顺槽实际情况,根据锚杆支护作用的机理,基于高预应力、强力支护理论,强调锚杆预应力及其扩散的决定性作用,进行巷道支护设计,通过矿压监测数据分析与信息反馈表明,采用高预应力、强力锚杆支护系统,能够有效控制巷道围岩,特别是两帮的强烈变形,并取得良好的支护效果。
关键词:巷道支护煤柱下高预应力矿压监测1 近距离煤层群煤柱下巷道矿压显现规律近距下部煤层巷道布置形式决定着工作面在整个回采期间巷道支护的难易程度。
目前近距离煤层群巷道布置根据下部煤层巷道和上覆煤层采空区之间的位置关系,主要有三种方式:内错式、重叠式和外错式。
与普通单一煤层开采相比而言,采取不同的巷道布置方式都不可避免的要受到上覆煤层开采矿山压力的影响,但是不同巷道布置方式都有其自身的特点。
内错式布置方式即为下部煤层回采巷道布置在上部煤层采空区下方的应力降低区内,巷道压力小,易于维护,缺点为煤柱大,资源浪费严重,回采率低;重叠巷道布置方式即为上下煤层回采巷道垂直布置,围岩应力处于内错式和外错式之间。
外错式布置方式是下部煤层回采巷道布置在上部煤层的煤柱下,其优点是下部煤层煤柱尺寸减小,回采率高,煤炭损失量小。
因此本文将探讨如何在近距离煤层群巷道采取外错式这种困难条件下巷道支护的有效手段。
2 工程概况兑镇煤矿位于山西省孝义市兑镇镇,是山西离柳焦煤集团有限公司下属主力矿井,年产120万t/a。
矿井埋深在250m左右,前期没有进行相关地应力测试工作,需要在下一步的工作进行进一步补充。
矿井目前主采三采区,31102工作面两条巷道采用外错法进行布置,工作面位于上部9#煤30902工作面的正下方。
31102工作面运输巷布置在30902和30904工作面残留煤柱正下方,而材料巷布置在30902工作面与一采区边界残留煤柱正下方。
30904工作面和30902工作面间留设大约13m的净煤柱,而30902工作面与相邻采区边界留大约25m净煤柱。
采矿工程采空区巷道掘进支护技术探讨摘要:为了保证采矿的安全性,施工时都会对矿底的煤壁和顶板通过使用支护技术进行加固。
加固的合理性会直接影响到施工的安全性,一旦在掘进的过程当中支护不到位将会造成大面积的坍塌事故,不仅为施工单位造成了严重的经济损失,还影响到施工人员的生命安全。
本文主要是对巷道掘进和支护技术的应用进行论述。
关键词:采矿工程;巷道掘进;支护技术前言:煤炭行业经过多年发展,煤炭产量有着稳定的提升,矿井单产量逐步提高。
随着工作面推进速度的加快,对工作面的准备又提出了更高的要求。
目前,采掘接替紧张已成为困扰大多数煤矿的主要问题之一。
为了解决采掘接替紧张问题,学者们一方面研究更高效的掘进设备,另一方面研究更有效的施工组织方法。
在实际生产过程中,影响煤矿巷道的因素有很多,不仅有技术因素和管理因素,还有地质因素。
本文分析了影响煤矿巷道快速掘进速度的因素,重点探讨了改善煤矿巷道掘进速度的一些对策。
1.采矿工程巷道掘进支护技术概述现阶段,我国煤矿在开采过程中,大多采取井下作业的方式,因此就需要在井下进行巷道挖掘,以此作为之后生产的作业环境。
对于井下的巷道具体环境来说,大多为煤巷、松软破碎的围岩巷、半煤岩巷环境,因此,容易发生坍塌、下沉等事故,这不仅会影响到开采作业的整体进度,甚至还会造成生命威胁,有着极大的安全隐患,因此,在井下巷道掘进过程中,就需要通过支护技术来加强保护作用,并且确保之后煤矿开采过程中周围围岩环境的安全性[1]。
对于现阶段的煤矿掘进巷道支护技术中,大多使用木头支护、砌碹支护、型钢支护等方式。
相比于这些技术来说,锚杆支护技术有着安全性更高的特点,因此使用更为广泛。
除此之外,支护效果也可以在很大程度上提升巷道围岩的安全性和整体性,对于部分不稳定的岩石层来说,就可以通过悬吊的方式进而形成压缩岩梁,以此来达到防止岩石层分离的效果。
不仅如此,通过扩大岩石层的受力面积,还可以进一步提升周围岩石的承载能力,因此在煤矿掘进巷道中利用锚杆支护技术效果更为明显,经济效益更高。
*国家自然科学基金项目(编号:51174112),天地科技股份有限公司科技创新项目(编号:2018-TD-QN025)。
刘栋(1968—),男,高级工程师,硕士,031200山西省介休市。
贺西煤矿近距煤层采空区下回采巷道锚杆支护优化研究*刘栋1张剑2,3,4孟晓刚1(1.山西汾西矿业(集团)有限责任公司;2.中煤科工开采研究院有限公司;3.天地科技股份有限公司;4.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室)摘要为解决贺西煤矿近距煤层开采巷道围岩稳定控制技术难题,以3412工作面材料巷为工程背景,分析锚杆支护系统控制巷道围岩能力减弱的原因。
剖析发现圆形锚杆托板存在板面厚度薄、接触面积小、承载力低、抗变形能力弱等设计缺陷,不适合与高强度锚杆配套使用。
研制出方形锚杆托板,板面厚度增加2mm ,接触面积扩大2倍,承载力提高2.36倍,协调变形量增加1.59倍,适合与不同等级锚杆兼容使用。
优化了3412材料巷锚杆支护技术,现场应用取得良好效果。
关键词近距离煤层锚杆支护锚杆托板高预应力DOI :10.3969/j.issn.1674-6082.2021.11.012Research on the Optimization of Bolt Support for the Mining Roadway Under the Goaf ofClose Coal Seam in Hexi Coal MineLIU Dong 1ZHANG Jian 2,3,4MENG Xiaogang 1(1.Shanxi Fenxi Mining Industry Group Co.,Ltd.;TEG Coal Mining Research Institute Co.,Ltd.;3.Tiandi Technology Co.,Ltd.;4.State Key Laboratory of Efficient Mining and Clean Utilization of Coal Resources )AbstractIn order to solve the technical problem of surrounding rock stability control of roadway inHexi coal mine near seam mining ,taking the material roadway of 3412working face as the engineeringbackground ,the reasons for the weakening of the ability of the bolt support system to control the surround⁃ing rock of the roadway are analyzed.The analysis found that the round anchor support plate has design de⁃fects such as thin plate thickness ,small contact area ,low bearing capacity ,and weak anti-deformation ability ,and it is not suitable for using with high-strength anchors.The square bolt support plate is devel⁃oped ,the thickness of the plate surface is increased by 2mm ,the contact area is increased by 2times ,the bearing capacity is increased by 2.36times ,the coordinated deformation is increased by 1.59times ,and it is compatible with different grades of anchor rods.By optimizing the bolt support technology of 3412materi⁃al roadway ,good results in field application are achieved.Keywordsclose distance coal seam ,rock bolting ,anchor support plate ,high prestress总第631期2021年11月第11期现代矿业MODERN MININGSerial No.631November .2021近距煤层开采回采巷道围岩稳定控制为困扰煤矿安全生产的难题之一。
2018年第43卷第3期Vol.43 No.3能源技术与管理Energy Technology and Management47doi:10.3969/j.issn,1672-9943.2018.03.018近距离煤层采空区下巷道支护设计郝龙(西山煤电股份有限公司西铭矿,山西太原030053)[摘要]根据西铭矿43108工作面实际地质情况,对采空区下回采巷道锚杆支护进行理论 分析,利用悬吊理论和工程类比法,确定合理的支护参数,并在实际生产中取得了良好的效果,为工作面的正常生产奠定了基础。
[关键词]近距离煤层;采空区;支护设计[中图分类号]TD322 [文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2018)03~0047~030引言在我国,近距离煤层所占比例很大,相较于单 一煤层开采,由于近距离煤层层间距较近,上下煤 层开采相互影响,其矿压特征和围岩变化规律也 更加复杂[1&2]。
对于近距离下煤层,由于上煤层的 开采,层间岩层受到一定的破坏,导致下煤层顶板 较为破碎,其巷道支护也相对困难。
石增荣[3]根据 现场实际情况,系统分析了巷道失稳的原因,并利 用 定了新的支护 ,在实践中了 的效果。
陈青峰[4]针对金达矿现有支护 支护效率 的 ,了锚支护的 ,并利用数值,支护效果得到了一定的 。
[5]针对 距离煤层的特 *分支护,根据层间岩层的 ,采用不同的支护 ,在 支护效果的 上,了支护 ,增强了 。
陈 [6]利用FLAC3D对层间岩层稳定 分析,根据 果确定支护方案,在实际应用 果良好。
根据西近距离煤层实际 ,分析,对采 下巷道支护 ,为采 定 。
1工程背景矿 于 原 ,煤的 ,采煤层由上至下分为2#、3#、8#和9@煤层。
其中43108 采3@煤层,上距2@煤层9〜17 m,平均约12 m;顶板 岩 岩和 岩为 ,于 距离煤层,采用下行开采方法。
煤层埋深约220m,煤层 为1.3〜2.8 m,平均2.4 m;煤层倾角为2◦〜8。
近距离煤层采空区下综掘巷道顶板支护技术发表时间:2019-09-04T16:54:53.723Z 来源:《工程管理前沿》2019年10期 作者: 王培军[导读] 近距离煤层采空区下综掘巷道是一项具有复杂性和系统性的施工工程,施工中不仅要使用先进的设备和合理的工艺流程,
黑河市煤炭生产安全管理局 黑龙江 黑河 164300 摘要:近距离煤层采空区下综掘巷道是一项具有复杂性和系统性的施工工程,施工中不仅要使用先进的设备和合理的工艺流程,还要根据施工矿井的地质情况来选择适当的综掘顶板支护。本文针对工作面运输巷在掘进施工过程中,巷道将遇到采空区、区域内顶板冒落。为确保施工安全,加强巷道顶板的支护技术质量。关键词:煤层采空区;综掘巷道;顶板支护技术1 采矿工程中影响顶板支护技术运用的因素 1.1 工作面运输巷围岩变形破坏 (1)巷道围岩周围应力复杂。在工作面运输巷掘进过程中会遇到断层、过采空区巷道影响,巷道围岩周边应力叠加。巷道顶板和两帮变形比较严重。(2)围岩软弱,岩性较差。胶带沿煤层底板掘进,顶板为煤层,底板为泥岩和砂质泥岩围岩软弱,巷道周围围岩岩性比较差,巷道掘进容易从弹性变成塑性破坏。(3)采动影响巷道。工作面运输巷的东部为正在回采的工作面,属采动影响巷道,必须加强对工作面运输巷的支护,补打锚杆锚索进行加固支护。(4)巷道支护参数不合理,锚杆支护强度不达标。工作面运输巷目前采用锚网索支护,但是锚杆、锚索间排距布置不合理,锚杆预紧力不达标,应该用扭矩放大扳手进行扭矩放大。对工作面运输巷顶板和两帮破碎段进行锚索加强支护,缩短锚索间排距,控制工作面运输巷破碎段围岩进一步裂隙发育。1.2 巷道周围岩石的强度 如果想要使得近距离煤层采空区下综掘巷道技术能够在最大限度上发挥自身的作用,那么需要对煤矿近距离煤层采空区下综掘巷道支护技术进行合理地运用,从而使其发挥保护与支撑的重要作用。另外,巷道周围岩石的强度也会对煤矿的近距离煤层采空区下综掘巷道支护技术产生较大的影响,如若周围的岩石强度能够与锚杆的支持力之间形成正相关的关系,那么便可以实现强度的增加和支撑保护作用的实现。1.3 巷道断面 巷道断面的形状和尺寸等因素也是影响煤矿近距离煤层采空区下综掘巷道支护技术的重要组成部分。因而,必须对相应的巷道断面进行合理地控制和设计,从而保证其可以正常发挥作用,不影响整个煤矿采矿工程的施工进度和质量问题。2 近距离煤层采空区下综掘巷道顶板支护技术的运用 2.1 使用具备可缩性功能的支架进行顶板支护 当下国内大量的煤矿施工人员在运用综掘巷道顶板支护技术时,采用的护具都是具有收缩功能的顶板支护。这类顶板支护具有能从两个方向进行活动的功能。随着采矿技术的不断发展,这类两向活动的顶板支护收到了施工人员的钟爱,在近距离煤层采空区下综掘巷道顶板支护技术运用时使用更加广泛。与此同时,根据调查的数据结果可见,两向活动的顶板支架能够承压更久、负压更大,因此在进行综掘巷道顶板支护时,运用该种支架更能提高综掘巷道的安全性。2.2 采用连采工艺,实行综掘挖掘 由于矿山地区的实际地质因素,需要在综掘巷道时采用功率大的综掘机进行作业,顶板支护可采用自制的可行走多臂锚杆机和综掘机进行配套施工,进行多巷并进的挖掘,提高工作效率,有效地实现机器全面开采的功能。为了提高挖掘速度采用连续采矿技术。我们需要使用可持续的采矿和钻探技术来缩短周期运行,以确保支护质量,减轻潜在安全问题。此外,还需要引进高级设备、采用双端口钻探技术并逐步增加循环运行,从而充分利用该设备的良好性能。双重挖掘机技术打破传统挖掘机工艺,改善了对挖掘机和螺栓的使用率,实现了挖掘机和支持并行操作,并且有效地减少了其他诸如矿山的综合挖掘机的准备工作。相互联系的准备可以有效地促进矿业活动的各个方面的高效运营。这不仅有助于实现全面钻探技术、使用国内机器、降低作业成本,也有助于维护和修理设备。2.3 运用永久顶板支护技术 顶锚杆施工(1)锚杆采用螺纹钢全长锚固树脂锚杆,规格为×L=20mm×2000mm,使用1个MSCKb2360和1个MSK2380型树脂锚固剂全长锚固。(2)使用MQT系列气动锚杆钻机打顶锚杆眼,28mm钻头,两侧锚杆要向两帮倾斜,角度75°,并使用角锚杆托盘,中间锚杆角度要尽可能与顶板岩面垂直。锚杆眼深为1.93m,打眼要湿式打眼并做好控制眼深的标记。(3)顶锚杆安装。锚杆安装使用锚杆钻机;装锚杆前要检查锚固剂的有效期、颜色和手感柔软程度,如发现结块、发硬、破裂、变质、过期的锚固剂,严禁使用;锚杆尾部套上搅拌连接装置,用锚杆杆体将锚固剂送入孔底,然后顺时针旋转,随搅随推进,搅拌时间为15~20s;在树脂锚固剂安装时,应匀速升起钻机,避免过早将锚固剂包装袋顶破;当锚固剂被送入孔底之后,方可开动钻机进行搅拌,搅拌时要速度均匀;等待时间5min,使用锚杆钻机或风动气扳机紧固锚杆;使用扭力扳手检查紧固力,紧固力矩不小于200Nm;锚杆螺母外露锚杆丝扣10~50mm之间。 3 提高综掘巷道顶板支护技术质量的措施 3.1 提高支护技术,保障顶板支护的承载能力 要把支护层的支撑的能力作为装置支护层的最重要的要求,这就要把支护层里模板与模板之间的接触的面积设置的相对比较大,而且要保证接触面平坦。根据安装支护体的实际的情况的不同,就要从多个角度出发考虑,设计相对应的具有可行性的支护的方案,严格按照设计的方案与要求进行顶板支护,进一步确保整个岩层的支护的承载能力得到有效的提高。除此之外,在建设巷道的时候,采用任何支护形式的时候,优先考虑巷道的光滑性和围岩的平整稳定性。建设巷道顶板支护要求遵循实效性原则,根据建设的实际情况,科学合理的安排工作人员、施工设备、施工材料等,最大程度的保证及时一致的进行。在巷道掘进施工过程中,顶板支护起到了至关重要的作用,能够字啊一定程度上保证巷道掘进施工的质量,所以,在施工过程中,一定要考虑到巷道的实际情况,采用最适合的支护方法,从而让支护的能力和功能进一步得到保障和提升。不断的更新支护使用的工艺、技术与材料,不断进行探索和研究,不断地进行改善和优化,促进巷道掘进施工的发展。3.2 巷道过采空区防止顶板事故安全措施 (1)巷道过采空区段,要敲帮问顶及时处理掉活矸危岩,确保巷道安全防止片石伤人事故。 (2)当巷道顶板比较破碎情况下,要进行超前支护。 (3)揭空后要及时找掉活矸危岩,安设超前支护或喷浆护顶临时护顶,护顶浆厚度不低于50mm,严禁空顶作业,确保作业人员在临时支护下作业。(4)如果顶板冒落矸石充满整个巷道,为了防止在出矸的过程中防止矸石滚落,要先对作业地点前2~3m范围内巷道进行超前支护。在出矸的过程中遇到大块矸石的时候,施工人员要利用风镐、洋镐、大锤方法进行出矸,最后进行架设U型钢支架。 (5)可缩性支护结构主要通过提供力的支持保障巷道结构的安全和稳定,主要分为实际承载力和极限承载力。实际承载力是指在正常使用状况下,可缩性支架通过结构的力转移提供的支撑力,通过巷道支架的链接状况和支架的结构体现出来。而极限承载力是指伸缩性结构在受力大于正常值时产生的支持力,是一种极限情况下的受力表现,通过自身材料的稳定性和弹性体现。4 结束语 近距离煤层采空区下综掘工作不单单要求选择正确的施工设备和工艺方法,还需要结合矿井掘进的实际施工状况来安排巷道掘进的施工进度方案。本文分析煤矿井下巷道掘进顶板支护存在的问题和潜在的因素,最后制定出解决方案,为类似工程条件下的巷道支护提供解决方案。参考文献:[1]刘建华,姜兴民.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术研究[J].山东工业技术,2019(19):57. [2]邱玉铭.浅谈综采工作面顶板支护技术[J].当代化工研究,2019(05):75-76. [3]卢进南. 综掘巷道迈步式超前支护系统力学特性研究[D].辽宁工程技术大学,2014. [4]周鸿魁.近距离煤层采空区下综掘巷道顶板支护技术[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2012(08):165-166.
解析采矿工程采空区巷道掘进支护技术发布时间:2021-10-26T06:32:21.852Z 来源:《工程管理前沿》2021年16期作者:刘勇[导读] 矿井复采会给采空区带来安全方面的问题,应该结合巷道高冒区、空巷情况,采取综合支护技术对围岩进行加固。
刘勇新疆华安矿业股份有限公司新疆库尔勒 841011摘要:矿井复采会给采空区带来安全方面的问题,应该结合巷道高冒区、空巷情况,采取综合支护技术对围岩进行加固。
结合具体案例,对注浆加固、巷道支护进行设计,并对支护方案的可行性进行探讨,以期为相关工作提供参考。
关键词:采矿工程;采空区;巷道;掘进支护煤炭是保障国民经济运行的重要资源,采用先进的巷道支护技术可以提高掘进支护的安全性、可靠性,更好地保证作业人员的生命安全。
当前,很多煤矿进行了整合重组,需要对矿井巷道进行优化,而矿井复采前已经存在采空区,存在岩体垮塌和覆岩破坏等问题。
在巷道掘进施工过程中存在顶板塌陷的风险,需要结合矿井实际情况,确定巷道掘进支护方式,彻底解决采空区围岩巷道可靠性差的问题。
A矿井掘进回风巷南段至立井103m区间内存在采空区与空巷,岩体存在垮落和顶板塌陷倾向,顶板上已经生成高冒区,煤层倾斜角度接近水平,顶底板为泥岩,存在裂缝发育,空巷落煤矸高度在3~4m,两帮容易破碎。
1注浆加固方案设计回风巷上部覆岩为砂质泥岩,通过对冒落带及导水裂缝高度进行计算,确定中硬岩石垮落3~4m,冒落带为13~17m,导水裂缝高度为35~48m。
掘进巷道位于冒落区应力减小部位,对破碎围岩进行加固处理则可以提高巷道的稳定性、安全性,而且可以采用注浆加固支护技术。
对于高冒区,采空区裂隙多,可以通过注浆方式来提升围岩强度,而泥岩是围岩的主要成分。
由于存在很多裂缝,需要采用化学浆液来进行注浆加固。
加固支护选用的材料为固瑞特,施工时,将其与漏必堵联合应用,可以减少材料消耗量。
以加快施工进度为设计原则,根据煤矿安全生产要求设计注浆加固方案。
采矿工程采空区巷道掘进支护技术探讨摘要:煤炭是保障国民经济运行的重要资源,采用先进的巷道支护技术可以提高掘进支护的安全性、可靠性,更好地保证作业人员的生命安全。
当前,很多煤矿进行了整合重组,需要对矿井巷道进行优化,而矿井复采前已经存在采空区,存在岩体垮塌和覆岩破坏等问题。
在巷道掘进施工过程中存在顶板塌陷的风险,需要结合矿井实际情况,确定巷道掘进支护方式,彻底解决采空区围岩巷道可靠性差的问题。
关键词:采矿工程;巷道掘进;支护技术;应用;1.煤矿开采过程中应用煤矿掘进支护技术的重要作用作为我国重要支柱行业之一的煤矿行业,它为我国的经济水平的提升提供了十分大的帮助,并且帮助我国在世界煤矿开采行业当中打下了坚实的基础,因此我国必须加强对煤矿开采工作的安全性重视,因为一旦由于安全问题出现事故,导致工作人员的生命以及开采过程的利益被威胁,是十分严重的。
因此这就需要提升煤矿掘进支护技术的水平,使其能够根据不同煤矿的开采环境因地制宜做好煤矿的掘进支护工作,进而保护煤矿开采过程中的工作人员安全,以及使煤矿开采过程更加高效。
2.现阶段我国煤矿开采过程中应用煤矿巷道掘进支护技术仍存在的问题2.1现阶段我国煤矿开采过程中应用煤矿巷道掘进支护技术会受到巷道断面的影响。
在我国传统煤矿开采的模式当中,其巷道的形状是拱形的,所以会导致煤矿在运输的过程中因为其形状的影响而导致煤矿的传输,输送量变低,使得人们所需求的煤矿资源没有办法得到满足,并且对于煤矿巷道来说,应用传统开采模式的开采会使其煤矿的使用率变低,并且会对施工人员的身体安全状况造成一定的影响,如果出现严重的事故,不仅损害煤矿的利益,还会为工作人员的家庭带来很大的打击。
并且由于传统模式下的煤矿,巷道的断面比较小,所以会使得现阶段很多的大型设备没有办法进行正常的工作,进而影响整体的煤矿生产效率,使其利益有所损失。
2.2现阶段我国煤矿开采过程中应用煤矿巷道掘进支护技术受到巷道数量小的影响。
近距离煤层采空区下回采巷道的支护力学过程浅析摘要:通过分析回采巷道的支护力学过程,提出合理的支护工况,确定相应的支护参数,研究其支护的可靠性和支护效果,更有效地促进巷道掘进期间的安全生产。
关键词:回采巷道支护效果支护力学
1 概述
通过大型的有限差分程序flac3d来做模拟计算,目的是测试注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管支护形式是否具备可靠性,检验其支护效果如何。
结果显示,对于93下05工作面上顺槽(该顺槽位于93上07工作面下部)来说,该支护形式的效果良好,具有可行性。
2 支护力学过程分析
2.1 三维模型的建立
93下05工作面上顺槽模型的基本构成是六面体单元,共划分69800个单元,75030个节点,计算范围为长×宽×高=55m×12m×30m。
该模型底部固定,侧面水平移动受到限制。
在锚杆的选择上,采用cable单元模拟锚杆。
不同的模拟锚杆所采用的模式不同。
普通左旋等强锚杆采用端锚模式,注浆锚杆为全锚模式;采用pile
单元模拟底角锚管,充分利用其抗弯性能;工字钢双棚可以用beam 单元进行模拟;金属网可以用shell单元进行模拟,并且通过beamnode与shellnode之间的链接,在beam与shell之间建立接触关系。
用弹性支撑体来模拟采空区冒落矸石。
2.2 模拟计算结果分析
2.2.1 位移场分布规律分析(如图2.3)
由图2.3(a)、(b)可以看出,在用注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管对上顺槽进行支护的情况下,巷道在掘进的过程中的整体控制较好,具体各项数据为:顶板最大下沉量为36mm,煤柱侧帮部有25mm位移,底板位移量最大为48mm,工作面侧帮部出现6mm位移。
针对非工作面侧及顶板的碎裂围岩,通过采取有效的加固措施,将围岩可能出现的变形限制在了可控范围内。
巷道因为上覆及邻近采空区及煤柱的影响出现位移,其变形在总体上是非对称性的,主要表现在两个方面:一是顶底板呈现出非对称性的垂直位移;另外,在位移量上,非工作面侧的帮部的位移要大于工作面侧的帮部的位移。
2.2.2 破坏场分布规律分析
从图2.4可以看出:在对巷道掘进过程中,对碎裂围岩用注浆锚杆的浆液进行加固处理。
在此基础上,注浆锚杆会对加固圈内围岩会起到主动支护的作用。
由于实现了对巷道塑性区的发展的限制,最大限度减小了围岩变形量,有利于保持巷道的稳定性。
2.2.3 支护体受力分析
由图2.5可以看出,对锚杆施加6t的预紧力,支护体最大受力可以达到13t。
非工作面侧,顶板与岩层倾斜方向垂直的锚杆也承受了较大的受力。
采用注浆锚杆对顶板及非工作面侧实施加固处理后,使得顶板及帮部的围岩获得了均匀的受力,限制了其变形量。
底角锚管在控制巷道底臌方面发挥的非对称性作用,主要表现在其在非工作面侧承受了较大的受力。
根据底角锚管的剪力、弯矩,验证了其抗弯刚度的有效性。
所以,在对巷道底臌进行控制上,底角锚管发挥了非常重要的作用。
3 结语
综上所述,注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管的支护方式可以对巷道围岩的变形实施有效控制,其优越性也在支护体的受力均匀程度上得到了体现。
实际应用证明,在对掘进过程中的围岩变形进行控制方面,这种控制方式是切实可行的。
参考文献:
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[3]钱鸣高,刘听成.矿山压力及其控制.北京:煤炭工业出版社,1991.
作者简介:岳宁(1978-),男,中国矿业大学(采矿工程)毕业,现任兖州煤业股份有限公司南屯煤矿生产技术科科长、防冲办主任。