傾斜煤層巷道圍巖穩(wěn)定性及非對(duì)稱支護(hù)研究.pdf

1、煤巷掘進(jìn)量占生產(chǎn)礦井掘進(jìn)總量的80％-90％，煤巷掘進(jìn)在煤炭生產(chǎn)中占據(jù)著極為重要的地位。為了保證巷道穩(wěn)定性，通常沿煤層頂板掘進(jìn)，很多生產(chǎn)單位工程類比水平煤層矩形巷道支護(hù)方式作為傾斜煤層巷道支護(hù)方式，造成高幫變形較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)片幫現(xiàn)象。為了分析巷道變形原因，本文采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法深入研究了不同工況下傾斜煤層巷道應(yīng)力及變形規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的支護(hù)方式，經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬對(duì)比分析，該支護(hù)方案可以滿足巷道的穩(wěn)定性，將

2、這種支護(hù)方式運(yùn)用到工程實(shí)際中，取得了較好的效果。在本文研究?jī)?nèi)得到了以下主要結(jié)論:
　　(1)針對(duì)傾斜煤層沿頂掘進(jìn)巷道，采用彈塑性力學(xué)理論，提出了一種將梯形巷道斷面等效為圓形斷面巷道，分別計(jì)算巷道低幫塑性區(qū)和高幫塑性區(qū)的方法，計(jì)算結(jié)果表明隨著煤層傾角的增大，高幫塑性區(qū)范圍逐漸增大，低幫塑性區(qū)范圍不變，埋深增加時(shí)，兩幫塑性區(qū)范圍都相應(yīng)增大，高幫塑性區(qū)大于低幫塑性區(qū)。揭示了傾斜煤層巷道圍巖非對(duì)稱破壞機(jī)理。
　　(2)基于埋深800

3、m不同煤層傾角巷道開(kāi)挖數(shù)值模擬，煤層傾角增加時(shí)，巷道兩幫垂直應(yīng)力峰值都相應(yīng)增大，高幫應(yīng)力峰值位置和最大塑性區(qū)范圍不斷增加，低幫應(yīng)力峰值位置和最大塑性區(qū)范圍基本不變。高幫圍巖水平位移大于低幫圍巖水平位移。煤層傾角的增大，對(duì)巷道頂?shù)装逵绊戄^小。
　　(3)通過(guò)模擬煤層傾角30°不同埋深巷道開(kāi)挖，巷道埋深增加時(shí)，巷道兩幫和頂?shù)装逅苄詤^(qū)越來(lái)越大，高幫應(yīng)力峰值位置、塑性區(qū)范圍始終大于低幫應(yīng)力峰值位置、塑性區(qū)范圍。當(dāng)巷道埋深達(dá)到1000m時(shí)，

4、低幫上部、高幫下部、靠近高幫底板變形比較大大，非對(duì)稱變形破壞比較明顯。
　　(4)隨著側(cè)壓力系數(shù)的增大，巷道頂?shù)装搴蛢蓭妥冃沃饾u增大，高幫圍巖水平位移大于低幫圍巖水平位移，高幫松動(dòng)范圍大于低幫松動(dòng)范圍;當(dāng)側(cè)壓力系數(shù)達(dá)到1.5時(shí)，底板破壞程度遠(yuǎn)大于頂板的破壞程度，側(cè)壓力系數(shù)較大時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)底板的支護(hù)。
　　(5)根據(jù)傾斜煤層巷道圍巖變形破壞規(guī)律，設(shè)計(jì)了兩幫非對(duì)稱支護(hù)方案，即高幫進(jìn)行錨索局部加強(qiáng)的錨網(wǎng)索支護(hù)方案。針對(duì)這種支護(hù)方案