祁振

摘 要：基于袁店一井煤礦1025工作面風(fēng)巷的具體地質(zhì)條件，為實現(xiàn)巷道順利掘進及有效支護，利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件，對不同支護條件下巷道支護情況進行了模擬，分析了巷道圍巖位移的分布變化規(guī)律，提出了專門針對1025風(fēng)巷的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護技術(shù)，并對支護效果進行現(xiàn)場監(jiān)測，實現(xiàn)了較好的技術(shù)和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：巷道 數(shù)值模擬 聯(lián)合支護

中圖分類號：TE2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0096-02

1 工程地質(zhì)概述

1025工作面處于丁杜周村莊下面，地表有大量農(nóng)田及溝渠。煤層較穩(wěn)定，煤層厚度3.15～4.97 m，平均4.0 m。中段至里段煤層傾角較緩5～10°，外段煤層傾角較大13°，總體傾角8°左右。所要掘進的1025風(fēng)巷東接-470 m水平大巷，南為1026工作面（未掘進），西靠近F4斷層與106采區(qū)相鄰，北為DF14斷層保護煤柱。風(fēng)巷總長度約為1300 m，巷道設(shè)計寬度4600 mm，高度3200 mm，呈矩形斷面，面積為14.72 m2。本掘進工作面附近地質(zhì)柱狀圖如圖1所示。

2 巷道支護數(shù)值模擬研究

為了使風(fēng)巷實現(xiàn)既經(jīng)濟又有效的支護，對巷道所處的具體地質(zhì)條件進行分析，并運用經(jīng)驗法，提出了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護的初步方案[1]，通過設(shè)置不同支護參數(shù)，運用flac3D數(shù)值模擬軟件對巷道的破壞和變形情況進行分析，通過比較得到最優(yōu)的支護參數(shù)。三種支護方案如下：

方案一：錨索沿頂板單排布置，頂部錨索選用Φ17.8×6300 mm，排距為2400 mm；錨桿選用Ф20×2400 mm等強樹脂錨桿，頂部錨桿間排距為800×800 mm，幫部錨桿間排距900×800 mm，兩幫最上面兩根錨桿向上與水平方向呈15°夾角，兩幫最下面兩根錨桿向下與水平方向呈15°夾角。

方案二：錨索沿頂板雙排布置，頂部錨索選用Φ17.8×6300 mm，排距為1600×2400 mm；錨桿布置與方案一相同。

方案三：頂部錨桿間排距為1000×1000 mm，幫部錨桿間排距900×1200 mm，其他與方案二相同。

2.1 建立模型

1025風(fēng)巷所在煤層埋深約為400 m，煤層傾角接近水平，巷道凈斷面為4.6 m× 3.2 m。利用flac3D軟件[2]建立三維模型，模型長寬高確定為40 m×20 m×100 m，共19906個節(jié)點，62036個網(wǎng)格。模型巖體力學(xué)參數(shù)由力學(xué)實驗得到，建立數(shù)值模擬模型進行計算。

2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

為了研究以上三種支護方案的效果如何，本文分別對三種支護方法及切眼巷道無支護時進行模擬，分析切眼在四種不同狀態(tài)下的位移場，得到其水平位移及垂直位移變化情況。在無支護狀態(tài)下，切眼巷道的兩幫移近量達(dá)660 mm，頂?shù)装逑鲁亮考s為320 mm，巷道圍巖變形比較嚴(yán)重。方案1兩幫移近量為180 mm，頂板下沉量約為160 mm，頂?shù)装逡平繛?55 mm。方案2兩幫移近量為90 mm，頂?shù)装逡平考s為100 mm。方案3兩幫移近量約為210 mm，頂?shù)装逡平繛?50 mm左右。通過支護，三種方案都很好的控制了底鼓現(xiàn)象，方案一和方案三對于頂板變形控制較未支護時有些改善，但效果仍不理想。方案二比其他兩種方案有較好支護效果，很好的控制了頂?shù)装寮皟蓭偷淖冃巍?/p>

通過以上對1025風(fēng)巷周邊位移場垂直位移及水平位移的分析，通過比較三種支護方案，得出方案二能夠很好的控制巷道圍巖變形，因此其支護效果最佳。由此，1025風(fēng)巷初步支護方法選用方案二。

3 巷道支護參數(shù)確定

對比分析綜合確定1025工作面風(fēng)巷的支護參數(shù)：頂部網(wǎng)片采用菱形金屬網(wǎng)，采用10#鐵絲機械編制，網(wǎng)孔50×50 mm，幫部采用1×50 m礦用高強護幫塑網(wǎng)；錨桿選用Ф20×2400 mm等強樹脂錨桿，M型錨桿托盤140×140×8 mm；頂部M型鋼帶長4500 mm，幫部使用梯子梁，長1878 mm，978 mm，每排布置兩根，壓茬連接；錨索選用Φ17.8×6300 mm ，錨索托盤300×300×14 mm，選用Z2550、K2550型樹脂錨固劑。頂部錨桿間排距為800×800 mm，幫部錨桿間排距900×800 mm，使用兩根Z2550樹脂錨固劑，錨索間排距為1600×240 mm，每根錨索用一根K2550和兩根Z2550樹脂藥卷，沿巷道中頂向左、右各偏800布置一列。

4 現(xiàn)場檢測

為了掌握巷道的支護及圍巖的變形情況，沿風(fēng)巷支護段每100 m布置一個觀測站，共布置兩處，用“十字”布點法測量巷道兩幫位移及頂?shù)装逦灰芠3]，開始每天觀測一次，一周后每3天觀測一次，連續(xù)觀測60 d并記錄數(shù)據(jù)。

由記錄數(shù)據(jù)得出，兩監(jiān)測點總體趨勢一致，兩幫移近量變化緩慢，但有著逐步增加的趨勢，到60 d時兩幫變形量基本穩(wěn)定在100 mm左右；巷道頂?shù)装逶谟^測初期變形速率較大，到達(dá)20 d左右時短暫穩(wěn)定，之后變形量又開始慢慢增大，到達(dá)50 d時變形量不再明顯變化，穩(wěn)定在120 mm左右。

5 結(jié)論

由以上分析可知，通過方案二的支護作用，巷道圍巖變形處在可以控制的范圍之內(nèi)，保證了巷道掘進環(huán)境的安全。通過現(xiàn)場檢測巷道圍巖的變形，其檢測結(jié)果與數(shù)值模擬的結(jié)果有些出入，但不是很大，說明通過數(shù)值模擬來初步確定巷道支護參數(shù)的方法是可行的。本文針對1025風(fēng)巷所處的具體地質(zhì)條件專門研究設(shè)計出的支護方案，在實踐中得到了良好的技術(shù)及經(jīng)濟效益，同時也可以在該礦類似地質(zhì)條件下使用。

參考文獻

[1] 陳光炎，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999：138-140.

[2] 陳育民，徐鼎平.FLAC/FLAC3D基礎(chǔ)與工程實例[M].中國水利水電出版社，2009：20-31.

[3] 陳曉祥，楊凱凱，等.高應(yīng)力回采巷道圍巖變形特征及協(xié)調(diào)支護技術(shù)研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，147（4）：30-35.endprint

摘 要：基于袁店一井煤礦1025工作面風(fēng)巷的具體地質(zhì)條件，為實現(xiàn)巷道順利掘進及有效支護，利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件，對不同支護條件下巷道支護情況進行了模擬，分析了巷道圍巖位移的分布變化規(guī)律，提出了專門針對1025風(fēng)巷的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護技術(shù)，并對支護效果進行現(xiàn)場監(jiān)測，實現(xiàn)了較好的技術(shù)和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：巷道 數(shù)值模擬 聯(lián)合支護

中圖分類號：TE2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0096-02

1 工程地質(zhì)概述

1025工作面處于丁杜周村莊下面，地表有大量農(nóng)田及溝渠。煤層較穩(wěn)定，煤層厚度3.15～4.97 m，平均4.0 m。中段至里段煤層傾角較緩5～10°，外段煤層傾角較大13°，總體傾角8°左右。所要掘進的1025風(fēng)巷東接-470 m水平大巷，南為1026工作面（未掘進），西靠近F4斷層與106采區(qū)相鄰，北為DF14斷層保護煤柱。風(fēng)巷總長度約為1300 m，巷道設(shè)計寬度4600 mm，高度3200 mm，呈矩形斷面，面積為14.72 m2。本掘進工作面附近地質(zhì)柱狀圖如圖1所示。

2 巷道支護數(shù)值模擬研究

為了使風(fēng)巷實現(xiàn)既經(jīng)濟又有效的支護，對巷道所處的具體地質(zhì)條件進行分析，并運用經(jīng)驗法，提出了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護的初步方案[1]，通過設(shè)置不同支護參數(shù)，運用flac3D數(shù)值模擬軟件對巷道的破壞和變形情況進行分析，通過比較得到最優(yōu)的支護參數(shù)。三種支護方案如下：

方案一：錨索沿頂板單排布置，頂部錨索選用Φ17.8×6300 mm，排距為2400 mm；錨桿選用Ф20×2400 mm等強樹脂錨桿，頂部錨桿間排距為800×800 mm，幫部錨桿間排距900×800 mm，兩幫最上面兩根錨桿向上與水平方向呈15°夾角，兩幫最下面兩根錨桿向下與水平方向呈15°夾角。

方案二：錨索沿頂板雙排布置，頂部錨索選用Φ17.8×6300 mm，排距為1600×2400 mm；錨桿布置與方案一相同。

方案三：頂部錨桿間排距為1000×1000 mm，幫部錨桿間排距900×1200 mm，其他與方案二相同。

2.1 建立模型

1025風(fēng)巷所在煤層埋深約為400 m，煤層傾角接近水平，巷道凈斷面為4.6 m× 3.2 m。利用flac3D軟件[2]建立三維模型，模型長寬高確定為40 m×20 m×100 m，共19906個節(jié)點，62036個網(wǎng)格。模型巖體力學(xué)參數(shù)由力學(xué)實驗得到，建立數(shù)值模擬模型進行計算。

2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

為了研究以上三種支護方案的效果如何，本文分別對三種支護方法及切眼巷道無支護時進行模擬，分析切眼在四種不同狀態(tài)下的位移場，得到其水平位移及垂直位移變化情況。在無支護狀態(tài)下，切眼巷道的兩幫移近量達(dá)660 mm，頂?shù)装逑鲁亮考s為320 mm，巷道圍巖變形比較嚴(yán)重。方案1兩幫移近量為180 mm，頂板下沉量約為160 mm，頂?shù)装逡平繛?55 mm。方案2兩幫移近量為90 mm，頂?shù)装逡平考s為100 mm。方案3兩幫移近量約為210 mm，頂?shù)装逡平繛?50 mm左右。通過支護，三種方案都很好的控制了底鼓現(xiàn)象，方案一和方案三對于頂板變形控制較未支護時有些改善，但效果仍不理想。方案二比其他兩種方案有較好支護效果，很好的控制了頂?shù)装寮皟蓭偷淖冃巍?/p>

通過以上對1025風(fēng)巷周邊位移場垂直位移及水平位移的分析，通過比較三種支護方案，得出方案二能夠很好的控制巷道圍巖變形，因此其支護效果最佳。由此，1025風(fēng)巷初步支護方法選用方案二。

3 巷道支護參數(shù)確定

對比分析綜合確定1025工作面風(fēng)巷的支護參數(shù)：頂部網(wǎng)片采用菱形金屬網(wǎng)，采用10#鐵絲機械編制，網(wǎng)孔50×50 mm，幫部采用1×50 m礦用高強護幫塑網(wǎng)；錨桿選用Ф20×2400 mm等強樹脂錨桿，M型錨桿托盤140×140×8 mm；頂部M型鋼帶長4500 mm，幫部使用梯子梁，長1878 mm，978 mm，每排布置兩根，壓茬連接；錨索選用Φ17.8×6300 mm ，錨索托盤300×300×14 mm，選用Z2550、K2550型樹脂錨固劑。頂部錨桿間排距為800×800 mm，幫部錨桿間排距900×800 mm，使用兩根Z2550樹脂錨固劑，錨索間排距為1600×240 mm，每根錨索用一根K2550和兩根Z2550樹脂藥卷，沿巷道中頂向左、右各偏800布置一列。

4 現(xiàn)場檢測

為了掌握巷道的支護及圍巖的變形情況，沿風(fēng)巷支護段每100 m布置一個觀測站，共布置兩處，用“十字”布點法測量巷道兩幫位移及頂?shù)装逦灰芠3]，開始每天觀測一次，一周后每3天觀測一次，連續(xù)觀測60 d并記錄數(shù)據(jù)。

由記錄數(shù)據(jù)得出，兩監(jiān)測點總體趨勢一致，兩幫移近量變化緩慢，但有著逐步增加的趨勢，到60 d時兩幫變形量基本穩(wěn)定在100 mm左右；巷道頂?shù)装逶谟^測初期變形速率較大，到達(dá)20 d左右時短暫穩(wěn)定，之后變形量又開始慢慢增大，到達(dá)50 d時變形量不再明顯變化，穩(wěn)定在120 mm左右。

5 結(jié)論

由以上分析可知，通過方案二的支護作用，巷道圍巖變形處在可以控制的范圍之內(nèi)，保證了巷道掘進環(huán)境的安全。通過現(xiàn)場檢測巷道圍巖的變形，其檢測結(jié)果與數(shù)值模擬的結(jié)果有些出入，但不是很大，說明通過數(shù)值模擬來初步確定巷道支護參數(shù)的方法是可行的。本文針對1025風(fēng)巷所處的具體地質(zhì)條件專門研究設(shè)計出的支護方案，在實踐中得到了良好的技術(shù)及經(jīng)濟效益，同時也可以在該礦類似地質(zhì)條件下使用。

參考文獻

[1] 陳光炎，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999：138-140.

[2] 陳育民，徐鼎平.FLAC/FLAC3D基礎(chǔ)與工程實例[M].中國水利水電出版社，2009：20-31.

[3] 陳曉祥，楊凱凱，等.高應(yīng)力回采巷道圍巖變形特征及協(xié)調(diào)支護技術(shù)研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，147（4）：30-35.endprint

摘 要：基于袁店一井煤礦1025工作面風(fēng)巷的具體地質(zhì)條件，為實現(xiàn)巷道順利掘進及有效支護，利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件，對不同支護條件下巷道支護情況進行了模擬，分析了巷道圍巖位移的分布變化規(guī)律，提出了專門針對1025風(fēng)巷的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護技術(shù)，并對支護效果進行現(xiàn)場監(jiān)測，實現(xiàn)了較好的技術(shù)和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：巷道 數(shù)值模擬 聯(lián)合支護

中圖分類號：TE2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0096-02

1 工程地質(zhì)概述

1025工作面處于丁杜周村莊下面，地表有大量農(nóng)田及溝渠。煤層較穩(wěn)定，煤層厚度3.15～4.97 m，平均4.0 m。中段至里段煤層傾角較緩5～10°，外段煤層傾角較大13°，總體傾角8°左右。所要掘進的1025風(fēng)巷東接-470 m水平大巷，南為1026工作面（未掘進），西靠近F4斷層與106采區(qū)相鄰，北為DF14斷層保護煤柱。風(fēng)巷總長度約為1300 m，巷道設(shè)計寬度4600 mm，高度3200 mm，呈矩形斷面，面積為14.72 m2。本掘進工作面附近地質(zhì)柱狀圖如圖1所示。

2 巷道支護數(shù)值模擬研究

為了使風(fēng)巷實現(xiàn)既經(jīng)濟又有效的支護，對巷道所處的具體地質(zhì)條件進行分析，并運用經(jīng)驗法，提出了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護的初步方案[1]，通過設(shè)置不同支護參數(shù)，運用flac3D數(shù)值模擬軟件對巷道的破壞和變形情況進行分析，通過比較得到最優(yōu)的支護參數(shù)。三種支護方案如下：

方案一：錨索沿頂板單排布置，頂部錨索選用Φ17.8×6300 mm，排距為2400 mm；錨桿選用Ф20×2400 mm等強樹脂錨桿，頂部錨桿間排距為800×800 mm，幫部錨桿間排距900×800 mm，兩幫最上面兩根錨桿向上與水平方向呈15°夾角，兩幫最下面兩根錨桿向下與水平方向呈15°夾角。

方案二：錨索沿頂板雙排布置，頂部錨索選用Φ17.8×6300 mm，排距為1600×2400 mm；錨桿布置與方案一相同。

方案三：頂部錨桿間排距為1000×1000 mm，幫部錨桿間排距900×1200 mm，其他與方案二相同。

2.1 建立模型

1025風(fēng)巷所在煤層埋深約為400 m，煤層傾角接近水平，巷道凈斷面為4.6 m× 3.2 m。利用flac3D軟件[2]建立三維模型，模型長寬高確定為40 m×20 m×100 m，共19906個節(jié)點，62036個網(wǎng)格。模型巖體力學(xué)參數(shù)由力學(xué)實驗得到，建立數(shù)值模擬模型進行計算。

2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

為了研究以上三種支護方案的效果如何，本文分別對三種支護方法及切眼巷道無支護時進行模擬，分析切眼在四種不同狀態(tài)下的位移場，得到其水平位移及垂直位移變化情況。在無支護狀態(tài)下，切眼巷道的兩幫移近量達(dá)660 mm，頂?shù)装逑鲁亮考s為320 mm，巷道圍巖變形比較嚴(yán)重。方案1兩幫移近量為180 mm，頂板下沉量約為160 mm，頂?shù)装逡平繛?55 mm。方案2兩幫移近量為90 mm，頂?shù)装逡平考s為100 mm。方案3兩幫移近量約為210 mm，頂?shù)装逡平繛?50 mm左右。通過支護，三種方案都很好的控制了底鼓現(xiàn)象，方案一和方案三對于頂板變形控制較未支護時有些改善，但效果仍不理想。方案二比其他兩種方案有較好支護效果，很好的控制了頂?shù)装寮皟蓭偷淖冃巍?/p>

通過以上對1025風(fēng)巷周邊位移場垂直位移及水平位移的分析，通過比較三種支護方案，得出方案二能夠很好的控制巷道圍巖變形，因此其支護效果最佳。由此，1025風(fēng)巷初步支護方法選用方案二。

3 巷道支護參數(shù)確定

對比分析綜合確定1025工作面風(fēng)巷的支護參數(shù)：頂部網(wǎng)片采用菱形金屬網(wǎng)，采用10#鐵絲機械編制，網(wǎng)孔50×50 mm，幫部采用1×50 m礦用高強護幫塑網(wǎng)；錨桿選用Ф20×2400 mm等強樹脂錨桿，M型錨桿托盤140×140×8 mm；頂部M型鋼帶長4500 mm，幫部使用梯子梁，長1878 mm，978 mm，每排布置兩根，壓茬連接；錨索選用Φ17.8×6300 mm ，錨索托盤300×300×14 mm，選用Z2550、K2550型樹脂錨固劑。頂部錨桿間排距為800×800 mm，幫部錨桿間排距900×800 mm，使用兩根Z2550樹脂錨固劑，錨索間排距為1600×240 mm，每根錨索用一根K2550和兩根Z2550樹脂藥卷，沿巷道中頂向左、右各偏800布置一列。

4 現(xiàn)場檢測

為了掌握巷道的支護及圍巖的變形情況，沿風(fēng)巷支護段每100 m布置一個觀測站，共布置兩處，用“十字”布點法測量巷道兩幫位移及頂?shù)装逦灰芠3]，開始每天觀測一次，一周后每3天觀測一次，連續(xù)觀測60 d并記錄數(shù)據(jù)。

由記錄數(shù)據(jù)得出，兩監(jiān)測點總體趨勢一致，兩幫移近量變化緩慢，但有著逐步增加的趨勢，到60 d時兩幫變形量基本穩(wěn)定在100 mm左右；巷道頂?shù)装逶谟^測初期變形速率較大，到達(dá)20 d左右時短暫穩(wěn)定，之后變形量又開始慢慢增大，到達(dá)50 d時變形量不再明顯變化，穩(wěn)定在120 mm左右。

5 結(jié)論

由以上分析可知，通過方案二的支護作用，巷道圍巖變形處在可以控制的范圍之內(nèi)，保證了巷道掘進環(huán)境的安全。通過現(xiàn)場檢測巷道圍巖的變形，其檢測結(jié)果與數(shù)值模擬的結(jié)果有些出入，但不是很大，說明通過數(shù)值模擬來初步確定巷道支護參數(shù)的方法是可行的。本文針對1025風(fēng)巷所處的具體地質(zhì)條件專門研究設(shè)計出的支護方案，在實踐中得到了良好的技術(shù)及經(jīng)濟效益，同時也可以在該礦類似地質(zhì)條件下使用。

參考文獻

[1] 陳光炎，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999：138-140.

[2] 陳育民，徐鼎平.FLAC/FLAC3D基礎(chǔ)與工程實例[M].中國水利水電出版社，2009：20-31.

[3] 陳曉祥，楊凱凱，等.高應(yīng)力回采巷道圍巖變形特征及協(xié)調(diào)支護技術(shù)研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，147（4）：30-35.endprint