维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期 Ｎｏ．４ ２００７ 煤 炭 科 技 ２ｌ Ｃ０ＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺＩＮＥ 文章编号：１００８—３７３１（２００７）０４—００２１—０２ 断面软岩回采巷道锚梁网索支护分析 吴宝森 ．王旭锋２．司利军２ ７王世金２ ７李培志 （１．江苏天能集蹦柳泉煤矿，江苏徐州２２１０３６；２．巾罔矿业大学能源与安全ｒ程学院，江苏徐州２２１００８） 摘 要：针对柳泉煤矿大断面（５．５ ｍ×２．６ ｍ）软岩回采巷道具体的地质条件，提出了锚梁网 索联合支护的方案，并采用非线性数值分析软件ＵＤＥＣ对巷道支护效果进行了较深入的分析 结果表明，选用锚杆直径２０ ｍｍ、长度２．２ ｍ，间距７００ ｍｍ、排距８００ ｍｍ的支护方案是合理 的 现场实践也表明，支护参数选取合理，支护效果较好。 关键词：大断面：软岩：回采巷道；联合支护；模拟分析 中图分类号：ＴＤ３５３＋．６ 文献标识码：Ｂ １３０ ｋＮ。锚索与锚杆交错布置。 柳泉煤矿３煤回采巷道沿顶板掘进，矩形断面， 埋深平均为５００ ｍ 顶板大部分为深灰色泥岩，底板 为灰色泥岩和褐灰色黏土岩，胶结程度差．煤层平均 厚度为１．６０ ｍ，性脆易碎，内生裂隙较为发育，硬度 １．５～２，属软岩回采巷道。为满足生产需要，在巷道 部分地段设计了宽度为５．５ ｍ的大断面巷道 为了 克服以往棚式支架支护劳动强度大、支护效果差、返 修率高、不安全因素多这一难题…．该矿优先采用锚 网梁索联合支护技术．取得了很好的支护效果．经济 效益显著 图２巷道支护参数 ２支护效果数值模拟分析 ２．１ 模拟软件的选取 借助目前岩土ｊ＿程常用的非线性数值分析方 １ 支护方案的提出 ３煤顶底板岩层柱状如图１所示 岩层 细砂岩 柱状图 层厚／ｍ 描述 法．利用其调整模型方便、汁算时问短和灵活的特 点，可通过计算得到巷道周边同岩的应力和变形 ． ＵＤＥＣ是在此基础上编写的针对非连续介质模型的 ６ ７３ 灰白色．泥质胶结 泥岩 ｌ ６ 深灰色．夹黏土岩 薄层 二维离散元数值计算程序 它应用于计算机主要包 煤２．１ 粉砂岩 ３煤 泥岩 ｒ ＿ －： ｌ ｌ ０ ３８黑色，玻璃光泽 ２．５４ 灰色．夫泥质条带 １ ６５ 黑色，性脆，有夹层 ２．９ 灰色，致密，性脆 括两方面的内容：①离散的岩块允许大变形，允许 沿节理面滑动、转动和脱离冒落。②在计算过程中 能够自动识别新的接触：结合ＣＡＤ技术，可以形象 直观地反映岩体运动变化的力场、位移场、速度场等 各力学参量的变化 为此．本文采用ＵＤＥＣ３．０进 黏１：岩 细砂岩 浅灰色，块状结构， ５ ８５ 含碳质 灰色，含暗色矿物． ２．４９ 泥质胶结 行数值模拟 ２．２模型的建立 图１ ３煤顶底板柱状 根据地质条件和岩石力学参数．建立沿倾斜剖 面平面应变模型 模拟范罔取２００ ｍ×１００ ｍ 按同 巷道为矩形断面，Ｂ×Ｈ＝５．５ ｍ×２．６ ｍ。依 据地质资料和现场实践．没计了如图２所示的锚杆 锚索支护方案。锚杆长度２．２ ｍ，直径２０ ｍｍ，排距 岩条件整个模型共１０个岩层层位．模型两侧面为滑 动支承，底部为同定支承，上部岩层的作用力以应力 ８００ ｍｍ；锚索长度６．５ ｍ，外露０．５ ｍ，设计预紧力 边界条件表现『 整体模型及力学模型见图３。 维普资讯 http://www.cqvip.com
煤炭科技 ２００７年第４期 看出．顶板及两帮的锚同区范围大于同岩塑性区范 同。由于底板没有支护，底板塑性区和底鼓量较大。 ； 嚣 警 ＼ 翅篷裂 Ｅ＼ 覃Ｊ鼯 ３施工过程及支护效果 施工过程中．考虑到巷道煤层顶板掘进．以及直 接顶同岩稳定性差的特点．要求巷道掘进后必须先 图３数值模拟力学模型 架设临时支护．并要求临时支护应具备一定的初撑 ２．３模拟结果分析 ２．３．１ 围岩位移变化 力，保证支护施工的安全。另外．要求锚杆及锚索预 应力必须达到标准．并定期检查．不符合质量重新补 打，以确保质量．切实做到主动支护。回采过程中巷 模拟过程中设置监测点对巷道表面位移进行观 测．图４是按联合支护参数计算得到的巷道顶板下 沉、底鼓、帮位移量曲线变化过程 从图中可以看出， 围岩变形速度开始较大．后来逐渐减小并趋于平衡 模拟结果表明．巷道顶板最终下沉量为２９５．５ ｍｍ． 底鼓量为３５１．８ ｍｍ．左帮水平位移为２１９．３ ｌ／ｌｍ ０ ０ １ ．０ ２ ： ．０ ３ Ｉ】４ ｆｈ１ （）３ ０ ２ ０ １ ， ０ （ｃ） ．０ ２４ ＿ ．０ １６ ．０ Ｏ８ Ｏ ． … ０ ４ ０ ８ ｌ ２ ｌ ６ ０ ：４ 时步／１０４ ａ——顶板下沉量；ｂ——一巷道底鼓 ：ｃ——左帮水平位移 图４巷道位移量曲线 ２．３．２ 围岩塑性区分布 围岩塑性区分布特征如图５所示 从图中可以 图５围岩塑性区分布 道同岩变形情况如图６所示 图６回采过程中巷道支护效果 从图中可以看出．回采过程中锚杆锚索没有拉 断现象，巷道同岩呈整体变形，在超前支护区内．巷 道变形量不大．可以满足生产、安全需要。 ４结论 通过模拟分析及现场实践，可得出以下结论： （１）大断面软岩同采巷道数值分析结果表明。顶 板最终下沉量为２９５．５ ｍｍ．底鼓量为３５１．８ ｍｍ。左 帮水平位移为２１９．３ ｍｍ．与现场实践基本吻合 ｆ２）锚梁网索联合支护技术是控制软岩回采巷 道的一种有效支护方式。只要选择合理的支护参数． 切实保证施工质量．就可以取得较好的效果 参考文献： 【１］侯朝炯．郭励生，勾攀峰．煤巷锚杆支护【Ｍ】．徐州：中国矿业大学 ｛版社．１９９９． 【２］ｈａｓｃａ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ ｌｎｃ．Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｄｉｓｔｉｎｃｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｃｏｄｅ． Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ３．０ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｍａｎｕａｌ［Ｍ］．Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，１９９６． 【３］ Ｔ 旭锋，张东升．陈家轩，等．开槽加固底板控制软岩硐室底鼓的 数值分析『ＪＩ．煤炭Ｔ程，２００６，（３）：６１～６３． 作者简介：吴宝森（１９６６一），男，江苏邳州人，１９８８年毕业 于中国矿业大学采矿工程专业．江苏天能集团柳泉煤矿工程 师。 （收稿日期：２００７－０５—２２）
