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        巨厚煤層大斷面臨空煤巷綜放礦壓規(guī)律模擬研究

        2013-11-20 06:25:18
        中國礦業(yè) 2013年12期
        關(guān)鍵詞:年鑒軸力煤柱

        賈 彪

        (寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院,寧夏銀川750021)

        隨著信息技術(shù)的發(fā)展,煤礦事故在社會上引發(fā)的效應(yīng)越發(fā)擴(kuò)大,而事實上,由于煤體賦存環(huán)境的復(fù)雜性,巷道冒頂事故等并未得到根本控制,根據(jù)《中國煤炭工業(yè)年鑒》,2000~2008年平均每年約1920人在頂板事故中喪生,占總死亡人數(shù)的40%,并有進(jìn)一步上升的趨勢[1-9]。

        眾所周知,巷道支護(hù)的最終目的為有效抵抗煤層回采過程中顯現(xiàn)的礦山壓力,包括圍巖變形滿足生產(chǎn)要求、作用在支護(hù)構(gòu)件上的應(yīng)力小于其承受能力等,而在此過程中,弄清各種開采條件下的礦壓分布規(guī)律,對指導(dǎo)巷道的支護(hù)設(shè)計具有十分重要的意義,為此,許多學(xué)者也做的相應(yīng)的研究[10-13],但現(xiàn)有的研究多集中于薄煤層或巷道斷面較小的沿空巷道,對巨厚煤層大斷面臨空煤巷綜采放頂煤開采的礦壓規(guī)律研究的較少,本文以山西塔山礦3#~5#層5203為研究對象,采用巖土工程專用數(shù)值模擬軟件FLAC3D[14-18]研究其回采過程中的礦壓分布規(guī)律,為巨厚煤層綜放開采大斷面臨空煤巷的支護(hù)設(shè)計提供參考,為其他類似工程提供借鑒。

        1 工程概況及模擬設(shè)計

        1.1 工程概況

        5203巷道斷面為矩形,寬高尺寸為5.5m×3.9m,斷面面積達(dá) 21.5m2,是典型的大斷面煤巷[9],其所在 3#~5#煤層厚 13.6 ~18.4m,平均 16.0m,屬于巨厚煤層,平均埋藏深度為400m,單軸抗壓強(qiáng)度為27.5M~37.6MPa;直接頂厚度為2.57~6.43m,巖性為黃白、灰白、灰綠色巖漿巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖、深灰色泥巖、黑色硅化煤交替賦存,賦存不穩(wěn)定,厚度不均勻,氏系數(shù)為5.7~6.2之間;老頂為深灰色粉砂巖、灰、灰白色細(xì)砂巖與含礫粗砂巖,厚度為11.8 ~39.55m,平均為 22.93m;直接底為灰褐色、淺灰色高嶺質(zhì)泥巖,含有炭化體及煤屑,局部為深灰色砂質(zhì)泥巖,厚度為1.50~9.18m,平均厚度為4.87m,普氏系數(shù) 4.9 ~6.8;老底為灰白、淺灰色細(xì)砂巖、中粒砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖,成分以石英、長石為主,堅硬,厚度為4.22~11.69m,平均厚度5.12m。

        5203巷為8203面的軌道巷,該面西側(cè)為未開采的8205工作面,東側(cè)為回采結(jié)束的8201工作面采空區(qū),5203巷所在煤柱寬38m,其平面位置如圖1所示,煤層采用綜合機(jī)械化放頂煤開采,采高5m,剩余的一次全部放頂。

        圖1 5203巷平面布置

        1.2 模擬設(shè)計

        以5105巷底板中心為坐標(biāo)原點,垂直巷道軸向的水平方向為X方向、巷道軸向為Y方向、高度方向為Z方向建立數(shù)值計算模型坐標(biāo)系。模型X方向坐標(biāo)原點左右各取100m,正Z方向取100m,負(fù)Z方向取80m,因要模擬實際的回采過程,沿巷道軸向(Y方向)取240m,模型共58825個單元,66855個節(jié)點,為盡可能準(zhǔn)確地考察巷道圍巖變形和受力情況,模型中巷道附近單元格較密,遠(yuǎn)離巷道處單元劃分較疏。

        采用摩爾庫倫準(zhǔn)則進(jìn)行計算,通過現(xiàn)場取芯后的室內(nèi)試驗獲得各巖層的物理力學(xué)參數(shù),見表1,在模型的底面加滑動支座以約束垂直自由度,在平行巷道走向的兩側(cè)施加滑動支座,只約束Y方向的自由度而釋放X、Z方向上的自由度,垂直于巷道走向的兩側(cè)施加X方向的約束,以模擬巖體的沉降。模型上部施加垂直載荷模擬上覆巖層的重量。

        表1 圍巖力學(xué)參數(shù)測試結(jié)果

        計算過程為:①一次性開挖x=40.75~100m內(nèi)煤層,計算至平衡,模擬采空區(qū);②開挖5203巷,應(yīng)力釋放50步后,添加錨桿、錨索、鋼帶等支護(hù)構(gòu)件,計算至平衡;③在實際回采寬度范圍內(nèi),沿回采方向一次開挖y=200~250m內(nèi)煤層,刪除支護(hù)構(gòu)件,計算至平衡,模擬工作面后方的塌落區(qū);④從y=200m沿y軸負(fù)方向開始回采,每次回采6m,計算平衡后記錄y=50m斷面的表面位移和相應(yīng)支護(hù)構(gòu)件尾部受力,共回采24次,148米,最終回采完成時模型如圖2所示;⑤運用EXCEL等其他軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

        2 模擬結(jié)果分析

        計算過程中,監(jiān)測巷道表面位移,錨桿、錨索軸力,圍巖應(yīng)力等礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,錨桿監(jiān)測編號如圖3所示,左幫為正在開采的實體煤層,右?guī)蜑榕R采空區(qū)的煤柱。

        圖2 回采結(jié)束模型

        圖3 監(jiān)測錨桿編號

        2.1 圍巖位移分布規(guī)律

        巷道回采過程中,圍巖表面位移變化規(guī)律如圖4所示。

        圖4 圍巖表面位移變化規(guī)律

        由圖4可知,巷道回采過程中,圍巖表面位移的變化可以分為三個階段。

        1)無影響:當(dāng)圍巖距回采工作面的距離超過120m后,采動引起的超前支承壓力在錨網(wǎng)和巖體共同組成的承載結(jié)構(gòu)的承受范圍之內(nèi),采動壓力對圍巖的變形基本沒有影響。

        2)微影響:該階段主要表現(xiàn)在圍巖距工作面距離小于120m、大于50m時,隨著工作面的不斷推進(jìn),圍巖表面位移增加的幅度逐漸增加,整個階段兩幫和頂?shù)装逦灰屏糠謩e為66.7mm和54.0mm。

        3)強(qiáng)影響:當(dāng)距工作面50m以內(nèi)時,在巨大超前支承壓力的作用下,圍巖裂隙發(fā)育,碎脹破壞迅速發(fā)生,圍巖位移呈2次函數(shù)增加,該階段兩幫收斂和頂?shù)装逡平康牧恐捣謩e為367mm和266mm,占總位移的84.6%和83.1%,因此,應(yīng)該重視該段范圍內(nèi)巷道的補強(qiáng)支護(hù)。

        2.2 支護(hù)構(gòu)件受力分析

        回采過程中,錨桿、錨索軸力變化規(guī)律如圖5和圖6所示。

        圖5 錨桿軸力變化規(guī)律

        圖6 錨索軸力變化規(guī)律

        由圖5和圖6可知如下方面。

        1)采動對錨桿、錨索軸力的影響與表面位移類似,同樣可以分為無影響、微影響和強(qiáng)影響三個階段。

        2)隨著工作面的臨近,錨桿、錨索軸力逐漸增加,且增加幅度逐漸增大,但當(dāng)工作面距離小于14m后,上述軸力迅速降低,究其原因,主要是由于超前支承壓力的影響使煤體裂隙發(fā)育,圍巖破碎,進(jìn)而使得錨桿錨索錨固力的迅速降低。

        3)無采動影響時,頂板中部錨桿(3#)受力最大,為81.2kN,隨著工作面的推進(jìn),錨桿軸力迅速增加,頂板錨桿最大峰值強(qiáng)度仍未3#錨桿,225.7kN,但與無采動時相比,1#~3#錨桿采動前后最大軸力比分別為 2.5、3.1 和2.9,可見,采動對臨空側(cè)頂板錨桿的影響較大,兩幫4#和5#錨桿上述比值分別為3.5和3.8,較頂板的大,可見與頂板相比,采動對兩幫的影響較大。

        4)由于5203巷為矩形巷道,頂板中部變形最大,故無采動影響時錨索中部受力最大,為119.7kN,采動影響后,錨索受力迅速增大,6#~8#錨索最大峰值為采動前的2.8倍、2.7倍和2.9倍,采動對錨索的影響較為均勻,主要原因是由于錨索長度較大,抵抗采動變形的延性大,在不利力學(xué)環(huán)境中自身調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)。

        2.3 圍巖應(yīng)力分布規(guī)律

        回采后,沿巷道中部水平面做剖面,其豎向應(yīng)力分布如圖7所示。

        圖7 采場應(yīng)力分布規(guī)律

        由圖7可知如下內(nèi)容。

        1)隨距工作面距離的減小,煤體內(nèi)部應(yīng)力先增加后減小,與錨桿、錨索等支護(hù)構(gòu)件軸力的應(yīng)力分布規(guī)律相似。

        2)巷道開挖后,圍巖豎向應(yīng)力迅速增加,現(xiàn)有支護(hù)能有效的抵抗應(yīng)力重分布形成的集中應(yīng)力,使得切面周圍應(yīng)力并沒有因圍巖的破壞而降低,沿巷道徑向方向,應(yīng)力逐漸降低,最大集中應(yīng)力為17MPa,約為原巖應(yīng)力的1.89倍;而在煤柱內(nèi)部,受到相鄰工作面采礦區(qū)的影響,采空區(qū)測煤柱發(fā)生破壞,應(yīng)力降低,使煤柱內(nèi)部豎向應(yīng)力呈現(xiàn)兩個峰值。

        3)煤層回采后,強(qiáng)大的超前支承壓力使煤體被壓碎,應(yīng)力得到釋放,最大超前支承壓力出現(xiàn)在距工作面10m的位置,為22.6MPa,而在煤柱內(nèi)部,沿煤柱走向則出現(xiàn)多個駝峰應(yīng)力,最大值為28MPa,為工作面峰值超前支承壓力的1.24倍。

        3 結(jié)論

        1)采動對圍巖表面位移、錨桿錨索軸力以及煤體內(nèi)部圍巖應(yīng)力的影響可以分為無影響、微影響和強(qiáng)影響三個階段,距工作面的距離分別為:大于120m、120~50m和小于50m,支護(hù)設(shè)計時應(yīng)該重視對工作面前50m范圍內(nèi)巷道的補強(qiáng)支護(hù)。

        2)隨著工作面的臨近,錨桿、錨索軸力逐漸增加,且增加幅度逐漸增大,但當(dāng)距工作面距離小于14m后,上述軸力迅速降低,且采動對煤柱側(cè)錨桿的影響較實體煤側(cè)大,而對錨索的影響較為均勻。

        3)巷道開挖后,現(xiàn)有支護(hù)能有效的抵抗應(yīng)力重分布形成的集中應(yīng)力,使得巷道周圍應(yīng)力并沒有因圍巖的破壞而降低,最大集中應(yīng)力為17MPa,約為原巖應(yīng)力的1.89倍;煤層回采后,強(qiáng)大的超前支承壓力使煤體被壓碎,應(yīng)力得到釋放,使得煤柱或煤體內(nèi)出現(xiàn)多個應(yīng)力峰值。

        [1]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2000)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2001.

        [2]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2001)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2002.

        [3]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2002)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2003.

        [4]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2003)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2004.

        [5]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2004)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2005.

        [6]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2005)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2006.

        [7]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2006)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2007.

        [8]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2007)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2008.

        [9]國家煤礦安全監(jiān)察局.中國煤炭工業(yè)年鑒(2008)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2009.

        [10]姜海強(qiáng),李猛,吳曉剛,等.巨厚礫巖層工作面覆巖移動規(guī)律數(shù)值模擬研究[J].中國礦業(yè),2012,21(12):108-111.

        [11]張衛(wèi)民.淺埋深大采高礦壓監(jiān)測與分析[J].中國礦業(yè),2012,21(8):95-97.

        [12]張茂林,汪小東,王慶弟,等.大陽煤礦綜放回采巷道采動影響變形規(guī)律研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2007(8):35-38.

        [13]張艷偉,邢望.急傾斜煤層工作面應(yīng)力分布與破壞特征數(shù)值模擬[J].煤礦安全,2013,44(1):28-30.

        [14]楊啟楠.基于FLAC3D復(fù)合頂煤大斷面煤巷圍巖數(shù)控模擬[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2012(4):461-465.

        [15]程詳,趙光明,孟祥瑞,等.上提綜采面破碎頂板片幫冒頂分析與控制技術(shù)研究[J].西安科技大學(xué)學(xué)報,2012,32(4),420-426,433.

        [16]張占濤.大斷面煤層巷道圍巖變形特征與支護(hù)參數(shù)研究[D].北京:煤炭科學(xué)研究總院,2009.

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