引言
长期以来,留煤柱护巷方式一直是我国煤矿井工开采的主要方式。从国内外研究发展趋势来看,留设煤柱护巷的方式受各种条件限制,主要有两种趋势,一种为宽煤柱方式,目的是为了避开压力峰值,减少对巷道的破坏;另一种为窄煤柱或无煤柱留巷方式,两者在不同条件下都有比较广泛的应用,研究与发展水平也各具特色。通过现场观测结果,对于煤体边缘的力学状态可以分为:卸载松散区、塑性强化区、弹性变形区、原始应力区。柏建彪[1]等人围绕综放沿空掘巷围岩稳定性问题,建立了综放沿空掘巷基本顶三角块结构力学模型,计算分析三角块结构在巷道不同阶段的稳定系数,认为该结构的稳定是综放沿空掘巷稳定的前提。刘洋在总结大量煤柱研究的基础上研究了煤柱强度和变形规律,煤柱破坏过程以及合理的煤柱宽度留设方法[2]。李庆忠对综放面小煤柱护巷进行了分析,研究了综放条件下的窄煤柱的变形破坏机理[3]。陈学伟[4]等人通过对鲍店煤矿1306综放窄煤柱沿空掘巷的矿压显现特征进行了研究。谢俊文[5]等人通过对靖煤公司大水头煤矿中1104工作面实际观测,总结了沿空巷道及工作面在不同时期的矿压显现规律,分析了矿压显现机理及各类影响因素。本文采用数值模拟软件FLAC3D对赵固二矿沿空巷道的围岩控制技术进行了研究。
1 工程概况
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赵固二矿井田位于焦作煤田东部,位于河南省辉县市境内,矿井设计生产能力为1.80 Mt/a,全矿井设计可采储量为139.86 Mt,矿井服务年限为55.5a于2011年4月投产。二1煤层为本井田主要可采煤层,厚度4.73~6.77m,平均6.48m。2010年11月11011首采工作面试生产,2012年2月回采结束。11030工作面位于11011工作面上区段,11030工作面下顺槽沿二1煤顶板掘进。伪顶为灰黑色泥岩,厚度0~0.5m;直接顶为泥岩或砂质泥岩,厚度3.21~5.88m;老顶为深灰色大占砂岩,厚度为5.76m,主要成分为石英,硅质胶结,层位稳定。煤层到L9灰岩之间为泥岩、砂质泥岩和薄层细砂岩,厚度14.68~15.40m,岩层柱状图如图1所示。
2 巷道支护参数图2 巷道支护图
巷道采用锚网(索)+钢筋梯+16#槽钢梁+叉子棚联合支护。具体支护参数为:锚杆规格:φ20×2400mm;顶锚杆间排距800×900mm,帮锚杆间排距900×900mm,顶部锚固长度不低于1200mm(CK2360,Z2360型锚固剂各一卷),帮部锚固长度不低于900mm(CK2345,Z2345型锚固剂各一卷),帮部托盘为W型钢带、δ10×150×150mm托盘配合使用,顶部锚杆托盘为δ10×150×150mm与钢筋梯配合使用,钢筋梯长度为4160mm,排距900mm,锚杆锚固力不低于70kN,锚杆螺帽扭矩不得小于150N·m。槽钢梁锚索规格:φ21.6×8250mm,间排距:1300×900mm,锚固长度2400mm(CK2360,Z2360型锚固剂各两卷),托盘:4200mm的16#槽钢梁与δ12×120×120mm、δ12×80×80mm钢板和δ50×120×120mm的木垫板配合使用,锚索锚固力不低于200kN,预紧力不低于100kN。金属网片使用φ6mm钢筋焊接,网幅1000×1900mm,网片搭接100mm,顶板每格用14#铅丝四角绑扎,帮部每格用14#铅丝对角绑扎。
帮部上排槽钢梁锚索距离顶板850mm,滞后迎头不超过5m,下排距离底板950mm,滞后迎头不超过40m。规格:φ17.8×5000mm,间排距:1500×1800mm,锚固长度2400mm(CK2360和Z2360型锚固剂各两卷),托盘:2100mm的16#槽钢梁与δ12×120×120mm、δ12×80×80mm钢板和δ50×120×120mm的木垫板配合使用,锚索锚固力不低于200kN,预紧力不低于100kN。如图2所示。
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