厚煤層軟巖巷道支護優(yōu)化設計與圍巖變形控制研究.pdf

1、為解決同煤集團鐵鋒煤業(yè)公司南陽坡煤礦的巷道支護與圍巖變形控制的問題，通過現(xiàn)場勘察與資料收集的方法，針對8＃煤層巷道原有支護的狀況，提出了巷道支護優(yōu)化設計與圍巖變形控制的方案。通過比較巷道斷面的形式與圍巖變形控制的最佳效果，最終確定對南陽坡煤礦8＃煤層的巷道采用圓弧形巷道的斷面形式以及所對應的支護方式。通過建立合理的模型，利用MADIS-GTS軟件分別模擬不同斷面形式與支護條件下巷道內(nèi)部的塑性區(qū)以及圍巖變形狀況。結(jié)果表明圓弧形巷道的斷面不

2、僅能減少支護材料的使用而且能更好的保證巷道生產(chǎn)安全與對圍巖變形起到較好的控制。
　　南陽坡煤礦8＃煤層平均煤厚為6.64m，屬厚煤層，針對厚煤層軟巖煤巷采用現(xiàn)場取樣的方法將煤、巖運送至實驗室測定試樣的其基本物理力學參數(shù)，然后再對巷道支護進行優(yōu)化設計。對巷道支護采用優(yōu)化設計并在現(xiàn)場得到施工使用之后，對8＃煤層408盤區(qū)回風巷進行錨桿受力監(jiān)測與巷道圍巖變形監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明在巷道支護采用優(yōu)化設計之后圍巖變形與頂板與兩幫煤塊易松軟垮落的

3、情況得到很好的控制，巷道整體穩(wěn)定性明顯加強。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬分析對比得出以下結(jié)論:巷道塑性區(qū)主要集中在頂板，巷道開挖后頂板受到最大程度的擾動。圓弧形巷道塑性區(qū)占全區(qū)的比例為1.4％，矩形巷道塑性區(qū)占全區(qū)比例為3％，表明采用矩形巷道的斷面形式不利于塑性區(qū)范圍的控制，主要是由于矩形巷道頂板承受較大彎矩，巷道頂板圍巖變形較大;矩形巷道的單元應變在Sxx、Syy和Szz方向上均大于圓弧形巷道，且受矩形巷道擾動的圍巖應變區(qū)域明顯大于受圓弧形

4、巷道擾動的圍巖應變區(qū)域，進一步說明矩形巷道的斷面形式不利于圍巖變形的控制;矩形巷道采用錨索+錨桿+菱形金屬網(wǎng)+縱向W型鋼帶的支護方式相比于圓弧形巷道的錨桿+菱形金屬網(wǎng)+鋼筋梯的支護方式對于巷道穩(wěn)定性的控制以及圍巖變形的控制并無實質(zhì)性的優(yōu)勢，反而對于圍巖變形控制的效果不如圓弧形巷道的斷面形式。因此，合理的選用巷道的斷面形狀使巷道圍巖的受力盡可能的均勻能減小圍巖破壞。同時，在煤層穿越斷層破碎帶時針對煤巷易變形的特點采用超前支護的控制方法對圍