浅埋煤层地质构造带动压巷道支护技术_苏保山.pdf
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1、32023 年第 2 期苏保山:浅埋煤层地质构造带动压巷道支护技术苏保山:浅埋煤层地质构造带动压巷道支护技术收稿日期 2022-06-29作者简介 苏保山(1977),男,内蒙古乌海人,2017 年毕业于内蒙古科技大学矿业工程专业,硕士研究生,工程师,现从事矿井“一通三防”技术管理工作。苏保山:浅埋煤层地质构造带动压巷道支护技术苏保山:浅埋煤层地质构造带动压巷道支护技术浅埋煤层地质构造带动压巷道支护技术苏保山(国家能源集团乌海能源五虎山矿业有限责任公司,内蒙古 乌海 016040)摘 要 为解决五虎山煤矿 011205 回风巷道局部片帮和非对称变形等一系列问题,通过现场实测、理论分析和数值模拟
2、等手段对近断层巷道围岩变形破坏特征、围岩应力分布演化规律等进行了研究,确定了断层保护煤柱的合理宽度和支护参数,提出了巷道断层帮斜拉锚索注浆加固技术。结果表明,采用非对称斜拉锚索支护可以有效地控制巷道围岩的稳定性。关键词 动压巷道;断层;保护煤柱;支护 中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.02.002Support Technology of Dynamic Pressure Roadway in Geological Tectonic Zone of Shallow Coal SeamSu Baoshan(National
3、 Energy Group Wuhai Energy Wuhushan Mining Industry Co.,Ltd.,Inner Mongolia Wuhai 016040)Abstract:In order to solve a series of problems such as local slope and asymmetric deformation of the 011205 return air roadway in Wuhushan Coal Mine,the deformation and failure characteristics and stress distri
4、bution evolution law of surrounding rock of near-fault roadway are studied by means of field measurement,theoretical analysis and numerical simulation,the reasonable width and support parameters of fault protection coal pillar are determined,and the grouting reinforcement technology of cable-stayed
5、anchor cable on the fault side of roadway is put forward.The results show that the stability of surrounding rock of roadway can be effectively controlled by using asymmetric cable-stayed anchor cable support.Key words:dynamic pressure roadway;fault;protection coal pillar;support在巷道开挖回采过程中,巷道围岩变形破坏规律
6、和工作面矿压分布规律发生变化,对围岩支护系统的稳定性产生不利影响,制约了煤矿安全高效开采1-3。本文以五虎山煤矿 011205 回风巷为研究对象,对断层附近巷道围岩应力、变形特征及破坏规律的研究,分析出了该类巷道的围岩稳定机理,进行了巷道锚杆(索)支护体系设计、支护效果评价和工业性试验。1 工程背景011205 回风巷位于十二层回风上山以北,东部为实体煤,西部为露天正断层,北部为井田边界。011205 回风巷埋深 205260 m,巷道设计长度 1494 m、宽 4.6 m、高 3.3 m,已经施工 340 m。011205工作面煤(岩)层情况见表 1。表 1 顶底板煤(岩)层情况岩石名称层序
7、号累深/m层厚/m细粒砂岩80170.472.20页岩81177.406.9312 上煤82178.030.63粘土页岩83179.010.9812 煤84184.545.53粘土页岩85184.820.28页岩86185.640.82砂质页岩87191.946.30露天正断层出露长度 1600 m 左右,走向北西42023 年第 2 期10,倾向西,倾角 72 74,落差 23 m。受露天断层影响,011205 回风巷局部出现片帮,给巷道安全掘进带来了威胁。2 断层保护煤柱宽度分析2.1 模型建立根据巷道的地质条件和分析目标,建立图 1 所示的数值计算模型。模型尺寸为 110 m80 m50
8、 m,模型侧面限制水平位移,底部限制垂直位移,上表面为应力边界,施加 6.05 MPa 的荷载模拟上覆岩体的自重。图 1 数值计算模型(m)2.2 断层护巷煤柱内应力分布规律基于断层构造影响下 011205 回风巷应力分布规律分析,选择 4 个煤柱宽度方案进行模拟。在给定支护条件和围岩力学参数条件下,只考虑煤柱宽度对煤柱稳定性和巷道变形的影响,具体方案见表 2。表 2 煤柱宽度方案 m方案方案一方案二方案三方案四煤柱宽度3102030为确定合理的煤柱宽度,首先研究回采期间不同煤柱宽度条件下煤柱内水平应力场分布规律,以工作面前方 5 m 处为研究对象,如图 2。图 2 不同宽度煤柱巷道围岩应力场
9、分析图 2 可知,当煤柱宽度小于 20 m 时,煤柱内垂直应力小于原岩应力,煤柱完全进入塑性破坏状态,承载力低。当煤柱宽度为 20 m 时,煤柱内存在一个垂直应力大于原岩应力的稳定区域。随着煤柱宽度的增加,煤柱稳定性大幅提升。因此,20 m 煤柱宽度是煤柱内应力分布的拐点。2.3 断层护巷煤柱裂隙发育规律为了确定合理的煤柱宽度,依据文献4-5,分别研究不同宽度的煤柱在掘进和回采过程中的裂隙发育情况,如图 3 和图 4,研究对象取在采煤工作面前方 5 m 处。图 3 不同宽度煤柱巷道围岩裂隙扩展情况从图 3 可以看出,随着巷道与断层距离的增加,断层帮裂隙逐渐减少。当煤柱宽度超过 20 m 后,两
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