大阳煤矿3405工作面沿空留巷围岩变形机理研究.pdf
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1、752023 年第 8 期安 雷:大阳煤矿 3405 工作面沿空留巷围岩变形机理研究收稿日期 2023-01-12作者简介 安雷(1988),男,山西高平人,2015 年毕业于东北大学采矿工程专业,本科,工程师,现从事采掘管理技术工作,研究方向:煤炭开采、矿山压力及沿空留巷技术。大阳煤矿 3405 工作面沿空留巷围岩变形机理研究安 雷(山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司,山西 晋城 048000)摘 要 以大阳煤矿 3405 工作面沿空留巷为工程背景,采用数值模拟的方法分析了巷道在沿空留巷过程中的应力演化规律及塑性区分布情况,揭示了沿空留巷回采巷道的变形机理,针对性地提出了长锚索+双层
2、金属网+钢带为核心的补强支护方案,并进行了矿压监测。结果显示:采用补强支护后,巷道最大变形量低于250 mm,锚杆索受力均匀,巷道安全性好。关键词 巷道支护;围岩控制;沿空留巷;数值模拟中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.08.025Research on the Deformation Mechanism of Surrounding Rock in the 3405 Working Face Retaining Roadway Along Goaf of Dayang Coal MineAn Lei(Shanxi La
3、nhua Sci-tech Venture Co.,Ltd.,Dayang Coal Mine Branch,Shanxi Jincheng 048000)Abstract:Taking the 3405 working face retaining roadway along goaf of Dayang Coal Mine as the engineering background,numerical simulation method is used to analyze the stress evolution law and plastic zone distribution of
4、the roadway during the process of retaining roadway along goaf.The deformation mechanism of the retaining roadway along goaf mining roadway is revealed,a reinforcement support scheme with long anchor cables+double layer metal mesh+steel strip as the core is targeted proposed,and mine pressure monito
5、ring is also carried out.The results show that after using reinforcement support,the maximum deformation amount of the roadway is less than 250 mm,the force on the anchor rod cable is uniform,and the safety of the roadway is good.Key words:roadway support;surrounding rock control;retain roadway alon
6、g goaf;numerical simulation安 雷:大阳煤矿 3405 工作面沿空留巷围岩变形机理研究随着我国能源需求的日益增大,煤炭资源开采强度逐步增大并呈现日趋匮乏的状态1-3。为了提高煤炭资源采出率,沿空留巷技术受到越来越多矿井的青睐4-5。沿空留巷效果受地质条件影响较大,不同矿井需要具体问题具体分析6-7。本文以大阳煤矿3405 工作面沿空留巷为工程背景,分析回采巷道在留巷过程中的应力应变演化规律,并针对性提出巷道支护方案,保证巷道回采过程中安全性。1 工程概况大阳煤矿现开采3号煤,煤层厚度为5.16.4 m,平均 5.7 m。为了最大限度采出优质煤,拟采用沿空留巷技术,并在
7、 3405 工作面轨道顺槽(宽 高=5.8 m3.2 m)进行试验。工作面布置情况如图1。根据现场钻孔柱状结果,直接顶为 4.0 m 的泥岩,直接底为7.8 m的粉砂岩,整体上顶板岩性较松软,底板岩性较好。图 1 工作面布置情况(m)在未留巷之前,顶板采用 20 mm2200 mm762023 年第 8 期锚杆,间排距 900 mm900 mm;顶锚索 21.8 mm8300 mm,间排距 1800 mm900 mm,靠近工作面侧两根锚索采用长度 2400 mm 的钢带连接;两帮采用 20 mm2200 mm 锚杆,间排距 850 mm900 mm。2 沿空留巷变形机理研究2.1 模型建立基于
8、现场情况,采用 FLAC3D建立数值模型,模型长、宽、高为185.4 m200 m47.4 m,巷道宽、高为 5.8 m3.2 m,巷旁充填体宽度为 1.4 m,共计464 100 个单元,483 184 个节点。固定模型底板和四周位移,在顶板施加 10 MPa 垂直应力。对采空区采用双屈服模型,充填体采用应变软化模型,其他岩层采用摩尔-库伦模型。2.2 巷道围岩应力分布分别对工作面前方 40 m 至工作面后方 90 m 范围进行模拟分析,留巷过程中巷道围岩应力分布情况如图 2。(a)工作面前方 40 m (b)工作面前方 20 m (c)工作面前方 5 m(d)工作面后方 0 m (e)工作
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