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地应力测试与采区优化设计

2021-08-09田学春

山东煤炭科技 2021年7期
关键词:锚杆围岩变形

田学春

(枣庄市金庄生建煤矿,山东 滕州 277522)

随着煤矿开采的深度和强度不断增大,掘进巷道所处的围岩条件日趋复杂。大量的矿井生产实践表明,生产过程中遇到的重大技术研究问题如巷道围岩失稳破坏、冲击地压危险预警及治理、上覆岩层变形破坏等都与地应力紧密相关,矿井地应力场的研究受到普遍关注,生产实践中对地应力及围岩力学参数等基础技术数据的需要已越来越迫切。

1 工程概况

3北采区主采3下煤层,平均厚度约2.6 m,煤层赋存标高-500~ -630 m。煤层倾角5°~15°,平均8°左右。煤层直接顶为平均7.5 m厚的砂质泥岩层,老顶为砂岩层,直接底板为泥岩,如图1所示。本采区分西翼和北翼开采,按照0°方位角先掘进3北北翼01轨道巷,巷道净高×净宽=2700 mm×4000 mm,综掘,半煤岩巷Φ18 mm×2000 mm锚杆配合菱形网支护。掘进一个月内围岩移近量200~600 mm不等,顶板和肩窝下垂形成网兜,巷道被破坏较为严重。

图1 煤岩层综合柱状图

2 巷道破坏原因分析

(1)围岩岩性较差。煤层直接顶砂质泥岩厚度7.5 m,底板为泥岩,岩性强度低,节理裂隙较发育,结胶程度差,多为松散状态,围岩的自承力较差。

(2)支护方式有设计缺陷。采用地质雷达进行围岩松动圈的探测,结果如图所示2。顶板破坏深度3.5 m,两帮破坏深度2.5 m,底板破坏深度1.2 m。

图2 地质雷达探测的松动圈结果

(3)巷道支护构件损坏严重,导致菱形网撕裂,锚杆随巷道变形而移动。失去控制的围岩和被损坏的支护构件相互作用,进一步造成巷道变形破坏或出现冒顶。

(4)锚杆安装处于围岩松动圈内或者临界状态。……

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