断层影响区域巷道支护技术与应用.pdf
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1、断层影响区域巷道支护技术与应用路金龙(永城煤电控股集团有限公司 嵩山煤矿河南 洛阳)摘 要:在煤层开采过程中需要解决断层构造带的巷道支护问题针对煤矿受断层影响的地质情况需要就断层构造带对巷道支护的影响和限制进行分析和研究得出巷道支护体系内锚杆运行失效的主要原因外界围岩破碎以及锚杆长度限制会造成预应力缺乏 本文对锚索支护的施工原理进行分析区别于锚杆锚索长度以及预应力、承载能力相对较大比较适用断层构造影响带内的松软破碎围岩巷道的支护 分析锚杆支护失效原因和锚索支护原理利用短锚索代替锚杆的全锚索支护方式施工关键词:断层影响区域巷道支护技术应用中图分类号:.文献标识码:文章编号:()随着开采水平和生产
2、技术管理水平不断提升煤矿开采得到了深入研究煤层赋存情况越来越复杂很多采矿区域存在地质构造严重影响生产安全在断层穿越部位或者位于断层影响的巷道支护中需要重点解决 断层属于煤矿开采的重要影响因素巷道开挖过程中断层附近的位移场、塑性区以及应力场都会发生一系列变化 在此种特殊地质条件下掘进开采无法进行围岩应力和对应位移解析因此需要确保在合理状态下构建模型利用数值模拟开展物理实验 工程概况本文主要以某煤矿作为主要研究对象该煤矿主采 和 煤层煤层回采已经结束主要以 煤层作为主要回采场所 煤层为缓倾斜煤层煤层倾角度数为 平均煤层厚度为 的采区回风下山需要沿 煤层的顶板掘进直接顶是厚度为 的暗黑色的泥岩老顶为
3、 厚度的浅色系砂岩直接底为厚度.的深灰色粉砂岩老底为厚度 的黑色细砂岩 的采区回风下山和 的正断层紧相邻断层倾角角度为 距离有 的落差 在 的大断层和 的采区回风下山距离大约 和 的工作面设计停采线额定距离大约 断层构造影响带巷道支护的影响因素首先在构造应力状态处于相对复杂的状态下正断层附近的参与应力和主应力为垂直方向逆断层附近的参与应力主应力方向为水平方向 如果构造应力带中存在巷道在巷道掘进回采后断层构造会重新分布残余应力以此实现全新平衡 在施工过程中如果支护强度和断层残余应力无法相互抵抗会对巷道造成破坏其次围岩的性质 煤层直接顶板主要是泥岩、砂质泥岩以及粉砂岩此岩石属于软弱的岩层在断层构造
4、带中受到对应应力影响顶板会破碎对巷道支护产生严重影响再次底鼓问题工作面地压较大且顶底板围岩含泥量较高因此存在遇水膨胀底鼓现象巷道的断面会迅速缩小影响回采面 对工作面巷道施工数据分析可以得出在掘进期间底板的收敛速度在顶板下沉速度的.到.倍范围内 巷道围岩稳定性影响分析.模型计算模型计算时需要借助 软件断层可以利用软件 命令模型尺寸设定为 将其划分为 个网格上边界部分施加垂直应力数值为.模型左右边界部分需要进行水平位移限制底部边界需要进行水平和垂直位移限制数值模型见图 在巷道两帮和顶底板中各布置 条监测线从左帮底部到底板的左部依次标号顺序标号为 图 数值模型.巷道围岩变形规律需要从多个角度分析巷道
5、围岩变形规律 在 的工作面推进到和 的采区回风下山距离 时工作面的超前支承压力会经过断层传递到 的采区回风下山中对应的采动应力会扰动巷道围岩原始应力状态 在工作面不断向断层推进的过程中巷道的围岩变形速度逐渐加快 在工作面距离断层大约 时巷道围岩变形情况会急剧增加此时工作面和巷道水平距离大约 采动应力扰动作用属于明显状态在结束工作面回采后左右两帮和底板产生了不同程度的位移分别为、巷道的左帮以及顶板围岩部位主要在距离巷道表面 的范围内产生变形对于不同的围岩深度左帮围岩位移的差异较大且顶板的围岩差异较小充分说明顶板围岩出现了明显的整体下沉巷道右帮部分和底板围岩变形主要在和巷道表面距离 的范围内产生变
6、形量比巷道的左帮和顶板位移量要小对于巷道产生的不均匀现象巷道围岩的不均匀变形程度是在同一个断面内进行不同的点位位移量检测和最小的位移量对比进行比值数据分析 在该煤矿巷道左帮也就是靠近断层带的一侧从下到上的检测点可以用、代替顶板从左到右的监测点可以用、代表右帮从上到下的监测点可以用、代替顶板从右往左的监测点可以用、代表工作面结束回采后巷道最小变形位于右帮的底部位置巷道左帮中部的位移量最大最大的不均匀变形系数为.对比后可以发现巷道左帮的不均匀变形系数最大顶板次之右帮最小工作面和断层的距离分别为 和 从巷道不均匀变形程度分析得出在工作面不断推进的状态下巷道的均匀变形程度呈现增大趋势最明显的部位为巷道
7、左帮、顶板以及底板位置巷道右帮的变形程度最小说明对煤矿工作面回采而言巷道的左帮和顶板底板采动应力的扰动最明显主要原因为巷道内部的应力处于非对称状态.巷道围岩变形的基本途径分析对巷道围岩的稳定性的影响因素和规律进行分析时需要根据地质条件对围岩变形提出解决措施和途径 通过改变巷道围岩的应力状态、力学性能、巷道支架合理架型以及支护阻力提升实现巷道断面优化其一在巷道围岩应力状态改善方面 可以在巷道中合理布置时间和空间削弱采动支承应力多巷道的对应作用在应力降低区内布设巷道降低巷道围岩应力设计护巷煤柱宽度以节约资源 布置巷道的过程中需要考虑垂直应力和最大水平应力 采动操作引起的应力一般在工作面回采后下降采
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