特厚煤层工作面顺槽支护方案优化研究.pdf
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1、2023 年 8 月Aug.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.04.018特厚煤层工作面顺槽支护方案优化研究(1.陕西旬邑青岗坪矿业有限公司,陕西 咸阳 712000;2.煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁 抚顺 113122;3.中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺 113122)摘要 为提高巷道的支护效果、降低巷道变形量,在组合梁理论的基础上优化工作面顺槽支护方案。运用 FlAC3D软件对比分析原支护方案和优化后方案在塑性区范围、垂直应力和水平应力 3 个方面的变化情况,并利用顶板离层仪监测顶板位移量变化评价优化后方案的现场应用效果。结果表明
2、,在采用原方案的情况下回采期间顶板位移量最大值为 400 mm,在采用优化后方案的情况下回采期间顶板位移量最大值为 260 mm,优化后的方案更能有效控制巷道变形,可为矿井顺槽巷道支护设计提供参考。关键词 特厚煤层;巷道变形;支护方案;支护优化中图分类号TD353文献标识码B文章编号1672蛳 9943(2023)04蛳 0058蛳 030引言煤矿工作面顺槽直接服务于回采工作面,为工作面回采提供运输设备及通风条件,是受采动影响最剧烈的巷道。这一类巷道在回采过程中顶板和巷帮往往是强度较低的围岩,地应力发生变化常出现巷道变形量大和支护失效严重现象咱员暂。青岗坪煤矿42103 工作面顺槽在回采期间巷
3、道变形量大,巷修任务重,严重制约工作面安全高效生产。为了提高巷道的支护效果和降低巷道变形量,对接续的42105 工作面回风顺槽支护方案进行了优化,并考察了优化后方案的现场应用效果,对矿井后续回采巷道的围岩控制及支护技术提供了重要依据,达到了提高巷道支护效果的技术目标。1工程概况青岗坪煤矿 42105 工作面平均煤层厚度为10.5 m,属特厚煤层工作面。煤层中含 12 层夹矸,由西向东呈现逐渐变厚的趋势,厚度 0.21.2 m,以泥岩为主。根据矿井地质资料,工作面顺槽围岩及煤的物理力学参数如下:煤层普氏系数 f=1.5,煤层密度 酌=13 kN/m3;煤层上岩体平均密度 酌=25.0 kN/m3
4、,粘聚力 C=2.0 MPa,内摩擦角为 40.7毅,煤层顶板饱和单轴抗压强度平均为 10.85 MPa,为软弱易冒落顶板。据钻孔岩芯工程地质编录,煤层底板岩石质量指标值 043.2%,平均 20.77%,饱和单轴抗压强度 12.80 MPa,为软弱岩石。42105 工作面回风顺槽支护设计方案如图 1 所示。(a)原支护方案锚杆 准20 mm2 400 mm间排距 800 mm800 mm锚杆 准20 mm2 400 mm间排距 800 mm800 mm锚索 准15.24 mm4 300 mm间排距 1 600 mm1 600 mm锚索 准17.8 mm7 300 mm间排距 1 600 mm
5、1 600 mm锚索 准17.8 mm7 300 mm间排距 1 600 mm1 600 mm1 6001 6008008008008008008001001005 00020毅20毅能 源 技 术 与 管 理Energy Technology and Management2023 年第 48 卷第 4 期Vol.48 No.4582023 年 8 月Aug.,2023李聪,等特厚煤层工作面顺槽支护方案优化研究2顺槽支护参数优化根据地质条件及理论计算,采用组合梁理论优化 42105 工作面回风顺槽的支护方案和参数咱2暂。顶板每排布置 7 根 准20 mm2 400 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆,
6、锚杆间排距 800 mm800 mm,顶部两肩窝锚杆距离肩窝为 100 mm,偏向巷道两帮 20毅布置;顶板每排布置 3 根 准17.8 mm7 300 mm 的锚索,锚索间排距为 1 600 mm1 600 mm,两侧锚索距肩窝900 mm;煤柱侧全部改用 准17.8 mm7 300 mm 的锚索支护,每排 4 根,间排距 800 mm800 mm;煤柱侧距顶板 150 mm 向上倾斜 30毅布置 1 根 准22 mm2 400 mm 锚杆,间排距 400 mm800 mm;实体煤侧每 2 排布置 1 组 准17.8 mm7 300 mm 锚索,每组 2根,间排距 1 600 mm1 600
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