构造应力影响下软岩巷道围岩控制技术研究.pdf
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1、充煤黑豹杯参评论文35煤矿支护2023年第2 期构造应力影响下软岩巷道围岩控制技术研究朱缪和1郭佳炜2朱琰超3朱利1徐东!田启源4付鹏飞4(1 一淮北矿业股份有限公司祁南煤矿,安徽宿州2 341 1 3;2 一中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州2 2 1 1 1 6;3一合肥鑫晟光电科技有限公司,安徽合肥2 30 0 0 0;4一山东东山新驿煤矿有限公司,山东充州2 7 2 1 0 0)摘要构造应力影响下的软岩巷道往往存在易变形、难支护问题,本文以祁南煤矿7 2 2 8 工作面软岩回采巷道为研究对象,提出了合理的巷道围岩控制对策,模拟分析确定了最优支护方案,最后通过现场试验验证了支护方案的可靠
2、性。研究结果表明,使用“U型钢棚十锚索”的“主动十被动”支护与通过加密锚索进行强化支护相结合的分段支护方式,能够在节约成本的同时保证巷道的支护质量。关键词构造应力;软岩巷道;分段支护;数值模拟;二次强化1引言我国有相当比例的煤炭赋存于特殊地质构造区内,由于构造应力的影响,巷道围岩所处环境与只有重力场作用存在很大区别,如存在应力集中系数高、区域内巷道轴向难以与构造主应力方向协调等问题,巷道支护难度较大。特别是在软岩回采巷道中,若巷道支护措施不当,往往造成巷道围岩变形量大、支护体易失效等现象发生。祁南煤矿7 2 2 8 工作面主采7 2#煤层,其外段受张学屋向斜、里段受王楼背斜影响,处于强构造应力
3、环境中;7 2#煤层顶底板岩性均为泥岩,遇水易泥化和崩解,致使巷道围岩整体稳定性大大降低,给回采巷道支护工作提出了较大挑战。2工程概况7228工作面为祁南煤矿8 2 采区右翼72煤层第四区段,局部有起伏变化。地质条件较为复杂,构造应力是影响开采的主要因素。工作面外段受向斜影响,里段受背斜影响,属于典型的强构造应力环境。工作面设计走向长6 0 6 m,倾斜宽1 5 1 m,倾斜面积91506m。3构造应力影响下软岩巷道围岩控制3.1软岩巷道分段支护区域划分在距离7 2 2 8 工作面回风平巷、运输平巷施工开始0 1 5 0 m区域,为向斜轴部,巷道受水平构造应力影响较大;在7 2 2 8 工作面
4、运输平巷施工到2 9 5 m位置处,运输平巷过BF15断层。因此,当7 2 2 8 工作面回采巷道施工在以上位置时,巷道受地质构造影响严重,为保证巷道支护质量,上述位置需强化支护,强化支护的具体位置如图1所示。中央运输大巷72年工作面回风平楼预计收作线值置DF28作面开切眼7228工作夜走输卷BFH50m295m向斜影响区断层影响区图1需强化支护位置示意图祁南煤矿7 2 2 8 工作面顶底板均为泥岩,且受向背斜构造影响,围岩稳定性较差,易比362023年第2 期煤矿支护破坏。若采用锚杆支护,锚固段锚人松软岩层中,无法发挥锚固作用。因此,针对祁南煤矿7 2 2 8 工作面采矿地质条件,确定7 2
5、 2 8工作面回采巷道分段支护方式如下:弱构造影响段巷道支护方式:当巷道受构造影响较弱时采用“U型钢棚十锚索”的“主动十被动”支护方式。强构造影响段巷道支护方式:当巷道受构造影响剧烈,或通过断层破碎区时,在弱构造影响段巷道支护方案基础上,通过加密锚索的方式进行强化支护3.2弱构造影响段巷道合理支护方案确定3.2.1不同支护方案巷道围岩控制效果对比7228工作面回采巷道开挖后,受构造影响应力环境存在的区段差异,分别取侧压系数为1.0、1.5、2.0 模拟巷道支护效果。分析不同应力坏境下回采巷道围岩受力、变形及塑性区分布特征,评价“U型钢棚十锚索”支护的围岩控制效果。模拟方案如表1所示,支护方式模
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