厚煤层大断面切眼锚网支护技术研究

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【摘 要】 由于厚煤层大断面切眼跨度大，围岩承载力差，巷道开挖后其围岩潜在破坏范围大，使得巷道围岩稳定性难以进行控制。本文以经坊煤矿3-807工作面为工程背景进行研究，通过现场调查和实验测试，分析工作面地质赋存条件和煤岩体力学参数，并运用FLAC3D数值分析软件对支护后的工作面开切眼进行了计算分析，确定支护方案，此方案可以有效对经坊煤矿3-807工作面切眼巷道围岩稳定性进行控制。通过本论文的研究为进行煤矿厚煤层大断面切眼锚网支护提供一种有效的设计方法。

【关键词】 厚煤层;巷道;围岩;支护

【中图分类号】 TD353 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2019）04-0015-02 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

煤矿回采工作面开切眼围岩的稳定性控制，是工作面安全回采的关键，由于巷道的开挖，围岩应力重新分布，扩大了围岩潜在的破坏范围，增加了切眼圍岩支护的难度。通常由于煤体抗拉强度较小，厚煤层大断面巷道围岩更容易受拉破坏。

1围岩地质力学特性

经坊煤矿3号煤平均厚度为5m，煤层倾角平均为3°，煤层含有夹层，主要为泥岩和含炭泥岩，两层平均厚度为0.3m。两层夹矸平均距离为0.6m。工作面设计长度为1985m，开切眼设计长度为110m。直接顶泥岩高度为1.7m，基本顶细砂岩高度4.78m，直接底部砂岩泥岩高度1.51m。3号煤层顶部和底部岩石力学参数见表1。

2理论计算

经坊煤矿3-807工作面支护参数设计基于广泛使用的极限平衡理论。经坊煤矿3-807工作面切眼上部有一定高度的顶煤，适合使用极限平衡理论进行支护参数的设计。

从图4中和图5中可以看出：巷道顶部和底部的水平应力分布理想，底板水平应力减小范围明显减小，锚杆结构强度明显提高。顶板2.0m外随着围岩的水平应力逐渐上升到原始岩石应力状态，在锚固范围内形成高应力区。锚杆将顶板的岩层锚固在2.0m内，形成一层具有较强承载力的锚固结构，锚索锚固在上部原始岩石应力区域，并且它在加固和悬挂锚固范围内的高应力区域方面起到了很好的作用。从水平应力分布的角度来看，巷道顶板的围岩处于稳定状态。

4结论

本文采用现场调研、理论分析和数值模拟分析的方法，研究了经坊煤矿厚煤层大断面围岩支护，得到如下结论：

确定了3-807工作面切眼“锚杆+网+锚索”支护方案，运用极限平衡理论进行了经坊煤矿3-807工作面切眼的联合支护参数，经计算经坊煤矿3-807工作面切眼顶板锚杆长度2.4m，帮部锚杆长度2.0m;顶板间排距不超过1.09m可满足顶板支护要求，帮部间排距取0.8～1.0m;设计锚索长度为8300mm。

利用FLAC3D模拟了支护方案，分析了围岩的垂直应力和围岩的水平应力，证明了支护设计方案可以有效控制围岩的稳定性。

【参考文献】

[1]武越超，韦志远，谭英明，等.空巷影响下回采巷道围岩稳定性及支护设计研究[J].煤炭科学技术，2016，44（5）：128-132.

[2]王烨.李家壕矿软岩回采巷道围岩稳定性分析与支护技术[J].煤炭工程，2017（8）：69-73.

[3]孙明磊，李佳丽.永久煤柱下巷道围岩稳定性及控制技术分析[J].煤矿开采，2016，21（3）：59-62.

[4]杨佳春，马仲涛.锚杆支护下巷道围岩稳定性的数值分析[J].工程地质计算机应用，2012（4）：36-42.

[5]郑恒威，杨安国.水平主应力下矿山巷道围岩稳定性分析[J].黄金，2015（2）：43-48.

[6]文排科，左宇军，李进猛，等.基于Phase2有限元分析的巷道围岩稳定性研究[J].煤炭技术，2015，34（1）：35-37.

[7]崔凯，王民华.基于锚固效应的巷道支护结构体破坏临界值的研究[J].山西煤炭管理干部学院学报，2016，29（1）：18-19.

[8]戴俊，师百垒，张敏超，等.新奥法在黄陵二矿203软岩巷道中的应用[J].煤炭技术，2016，35（1）：43-45.

[9]仲徐东，王国吕，王虎，等.新奥法在矿山软岩平硐掘进中的实践应用[J].有色金属（矿山部分），2015，67（5）：65-67，75.