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巷道围岩应力场分析及巷道支护机理研究

2021-08-09刘道龙刘志鑫

山东煤炭科技 2021年7期
关键词:锚杆围岩模型

刘道龙 刘 东 刘志鑫

(山东能源枣矿集团滨湖煤矿,山东 枣庄 277000)

锚网索支护是通过锚索将巷道顶板锚杆群之间形成的压应力拱结构与巷道顶板上方稳定岩层相连接,最大限度地利用上部稳定岩层提高围岩-锚杆整体支护体系的稳定性与自身承载能力的支护方式[1-2]。锚网索支护在减少经济浪费、减少工作面准备时间、加快工作面产生效益等方面的优点十分突出,是保障矿井安全生产、提高矿井高产高效水平的有效途径[3]。滨湖煤矿16207工作面区段回风巷直接采用邻矿锚网索支护方案进行支护,16207工作面区段回风巷埋深大、压力环境复杂,导致巷道支护强度过大,造成经济投入浪费、成巷速度慢、工作面准备时间长等问题[4-5]。

1 巷道围岩情况

16207工作面区段回风巷道沿煤层走向掘进,煤层属于煤层软、底板软、顶板软的“三软”煤层。巷道所处的地质条件和力学环境为:巷道埋深大,地应力大;巷道顶底板岩层为软岩,巷道围岩强度低,整体破碎,存在较多裂隙;成巷后支护效果不明显,巷道变形破坏严重,需要进行二次支护或维修巷道,支护成本高,影响工作面正常生产等。巷道在掘进过程中围岩应力向深部转移,塑性区扩大,巷道破坏符合圆形孔弹塑性力学原理,巷道破坏围岩分为破碎区、塑性区、弹性区,具体情况如图1。

图1 无支护时巷道围岩分区图

2 巷道围岩应力分布规律

(1)几何尺寸

精简优化合理尺寸、形状的几何模型,保证数值模拟结果的真实性、可靠性。……

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