急傾斜煤層沿空留巷支護(hù)技術(shù).pdf

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1、2012年第1期能源技術(shù)與管理59doi：10．3969Q．issn1672—9943．201201．022急傾斜煤層沿空留巷支護(hù)技術(shù)李鑫，王東，郭衛(wèi)彬(1．兗礦電鋁分公司，山東鄒城273500；2．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐J,J、『221116；3．中煤國(guó)際工程集團(tuán)北京華宇工程有限公司西安分公司，陜西西安710061)[摘要]采用UDEC數(shù)值模擬軟件，對(duì)某礦5采區(qū)58上右三片運(yùn)輸平巷在掘進(jìn)和回采期間巷道圍巖的應(yīng)力場(chǎng)、破壞場(chǎng)、位移場(chǎng)等變化特征進(jìn)行了分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況通過(guò)實(shí)踐證明了在留巷期間采用加強(qiáng)

2、支護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施能夠確保沿空留巷成功。[關(guān)鍵詞]沿空留巷；數(shù)值模擬；錨桿支護(hù)；應(yīng)力分布；補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)[中圖分類號(hào)]TD353+．6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1672_9943(2012)01O593UDEC數(shù)值模擬軟件對(duì)巷道支護(hù)形式進(jìn)行相關(guān)分1概述析，最終確定留設(shè)巷道的合理支護(hù)形式。某礦井開拓方式為立井多水平分區(qū)石門開3數(shù)值模擬結(jié)果及分析拓，水平標(biāo)高分別為一50m、一300m。目前該礦共有4個(gè)生產(chǎn)采區(qū)，即二采、三采、五采、六采，五采區(qū)3．1巷道掘進(jìn)期間圍巖應(yīng)力及塑性區(qū)分布規(guī)律位于該礦開采二水平，井下標(biāo)高一156．83—一190m，巷道掘進(jìn)時(shí)采用

3、沿巷道頂板垂直方向打錨桿工作面走向長(zhǎng)度為330m，傾斜長(zhǎng)度54～60m，面的支護(hù)方式，該支護(hù)方式下巷道圍巖的垂直、水平積為19800m。區(qū)內(nèi)有2個(gè)斷層中部所夾的54應(yīng)力分布如圖1、2所示。從圖1、2中可知，掘進(jìn)該層和58層煤適宜大傾角綜合機(jī)械化開采，賦存穩(wěn)巷道期間，沿巷道頂板垂直方向打錨桿支護(hù)方式定，傾角在40。～50~之間，平均45。，平均走向800m，下的最大垂直和水平應(yīng)力分別為7-5MPa、5．5MPa，傾向190m。五采區(qū)煤層厚度1．6～2．0m，平均厚最大垂直應(yīng)力主要集中在底板右底角，而最大水度2-3m，五采區(qū)58E右三片工作面煤層直

4、接頂為平應(yīng)力主要集中在巷道底板右底角和右肩砂巖l2．3m厚粉砂巖，其上老頂分別為2_3m中砂巖，層。最小垂直和水平應(yīng)力分別為1．5MPa、1MPa，底板為17．0m粉砂巖。58三片走向長(zhǎng)度兩翼共最小垂直應(yīng)力主要集中在巷道右?guī)秃晚敯?，最小?40m，工作面長(zhǎng)度為68m，工作面頂板巖性為水平應(yīng)力主要集中在巷道右?guī)?。?xì)砂巖，頂板性質(zhì)為復(fù)合性頂板，有一層偽頂，厚為0．5～1．0m，左部邊界為FA斷層，右部邊界為FA斷層，工作面上巷為二片，下巷為三片。2研究?jī)?nèi)容與目的該礦五采區(qū)采用綜采，除了解決設(shè)備配套及工藝方面的技術(shù)難題外，也帶來(lái)了綜采工作面推進(jìn)速度快

5、造成采掘失衡，工作面接替困難的問(wèn)題。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，58E煤三片采用綜合機(jī)械化采煤方法后，由于其開采強(qiáng)度大，推進(jìn)速度快，據(jù)礦井現(xiàn)有的掘進(jìn)技術(shù)與組織，將無(wú)法按時(shí)準(zhǔn)備出四片的回采巷道，不能保證下一工作面的正常接替。為緩解采掘失衡帶來(lái)的生產(chǎn)壓力，決定采用沿空留巷技術(shù)把三片工作面的運(yùn)輸平巷保留下來(lái)，作為四片工作面的回風(fēng)平巷l】]。要使得巷道的成功留設(shè)，應(yīng)對(duì)巷道支護(hù)形式進(jìn)行合理優(yōu)化[。本文采用圖1垂直應(yīng)力分布圖李鑫，等急傾斜煤層沿空留巷支護(hù)技術(shù)2012年第1期圖2水平應(yīng)力分布圖圖4垂直應(yīng)力分布圖巷道掘進(jìn)時(shí)巷道圍巖塑性區(qū)分布如圖3所示。從圖3可知，掘進(jìn)時(shí)巷道

6、圍巖塑性區(qū)左幫為6．8m，有幫為4．4m，頂達(dá)3．4m，底達(dá)3．8m；拉斷破壞主要集中在巷道左側(cè)和右?guī)汀⒌装灞砻?。頂?shù)姿苄詤^(qū)增大的特點(diǎn)是沿著垂直于巖層的方向增大，而不是垂直于頂?shù)装宓姆较蛟龃?，兩幫塑性區(qū)增大的特點(diǎn)是沿煤層分布方向增大，而不是垂直于兩幫的方向增大。圖5水平應(yīng)力分布圖58三片煤層開采后巷道圍巖塑性區(qū)分布如圖6所示。從圖6可知，沿巷道頂板垂直方向打錨桿支護(hù)方式下巷道圍巖塑性區(qū)左幫為10m，右?guī)蜑?．4m，頂達(dá)14．3m，底達(dá)5．7m；拉斷破壞主要集圖3巷遭掘進(jìn)期I司塑性區(qū)分布3_2工作面回采期間巷道圍巖應(yīng)力及塑性區(qū)分布規(guī)律58。．片煤

7、層開采時(shí)巷道圍巖的垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力分布圖如圖4、5所示。從圖4、5中可知，在煤層進(jìn)行開采條件下，沿巷道頂板垂直療向打錨桿支護(hù)方式下最大垂直和水平應(yīng)力分別為11MPa、7．5MPa，最大垂直啦力豐要集【11巷道頂板左側(cè)，而最大水平應(yīng)力卞嬰集r}1道左f!J!IJ、底板左側(cè)．圖658三片煤層開挖后塑性區(qū)分布圖2012年第1期能源技術(shù)與管理61中在巷道左側(cè)、底板和右?guī)捅砻嫣?。頂?shù)姿苄詤^(qū)增大的特點(diǎn)是沿著垂直于巖層的方向增大，而不是垂直于頂?shù)装宓姆较蛟龃?，兩幫塑性區(qū)增大的特點(diǎn)是沿煤層分布方向增大，而不是垂直于兩幫的方向增大。3．3掘進(jìn)期間和回采期間的巷

8、道變形特征巷道掘進(jìn)和58t三片煤層開采后巷道各點(diǎn)位移變形特征如表l所示。表1巷道位移變形量圖8巷道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)4結(jié)論(1)巷道開挖后，原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)被打