傾斜煤層巷道圍巖穩(wěn)定性及非對稱支護研究.pdf

1、煤巷掘進量占生產(chǎn)礦井掘進總量的80％-90％，煤巷掘進在煤炭生產(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，很多生產(chǎn)單位工程類比水平煤層矩形巷道支護方式作為傾斜煤層巷道支護方式，造成高幫變形較大，嚴重時會出現(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)場實測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)的支護方式，經(jīng)過數(shù)值模擬對比分析，該支護方案可以滿足巷道的穩(wěn)定性，將

2、這種支護方式運用到工程實際中，取得了較好的效果。在本文研究內(nèi)得到了以下主要結(jié)論:
　　(1)針對傾斜煤層沿頂掘進巷道，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，分別計算巷道低幫塑性區(qū)和高幫塑性區(qū)的方法，計算結(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，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稱破壞機理。
　　(2)基于埋深800

3、m不同煤層傾角巷道開挖數(shù)值模擬，煤層傾角增加時，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，對巷道頂?shù)装逵绊戄^小。
　　(3)通過模擬煤層傾角30°不同埋深巷道開挖，巷道埋深增加時，巷道兩幫和頂?shù)装逅苄詤^(qū)越來越大，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。當巷道埋深達到1000m時，

4、低幫上部、高幫下部、靠近高幫底板變形比較大大，非對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，高幫松動范圍大于低幫松動范圍;當側(cè)壓力系數(shù)達到1.5時，底板破壞程度遠大于頂板的破壞程度，側(cè)壓力系數(shù)較大時應(yīng)注意加強底板的支護。
　　(5)根據(jù)傾斜煤層巷道圍巖變形破壞規(guī)律，設(shè)計了兩幫非對稱支護方案，即高幫進行錨索局部加強的錨網(wǎng)索支護方案。針對這種支護方案