王 洋

（山西三元潤凱煤礦工程有限公司，山西 長治 046000）

三元王莊煤業(yè)3043工作面切眼位于3042工作面東，北部、南部是實體煤。巷道埋深約138～223m，設(shè)計長度260m，一般選擇錨網(wǎng)支護，巷道寬度8.5m，高度3.5m，凈斷面29.75m2。為做好大斷面切眼的支護，運用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對大采高開采的大斷面切眼穩(wěn)定性進行了分析，選定了相應(yīng)的支護方案。

1 大斷面切眼的穩(wěn)定性模擬分析

1.1 模擬工作面情況

模擬工作面長250m，煤層厚度5.2m，直接頂厚2.5m，基本頂10.2m,距地表50m，傾角1～3°（為了便于后續(xù)運算，對一部分頂板參數(shù)展開了修正）?；卷斠陨蠟榫驾d荷，則：

將圖1轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模型，結(jié)合之前獲得的頂板巖層參數(shù)展開模擬，建立了如圖2的計算模型。

圖1 工作面布置示意圖

圖2 工作面模型示意圖

1.2 大斷面切眼的應(yīng)力應(yīng)變分析

（1）由圖3開切眼所對應(yīng)的垂直應(yīng)力云圖可知，開切眼后支架未支護以前，頂板和煤壁必然會承受較大的拉應(yīng)力。因此一般情況下在開切眼之后，必須在較短的時間內(nèi)采取合理的支護方式，并且支架安裝速率也會對其破壞情況造成影響。

（2）結(jié)合圖4可知：開切眼掘進結(jié)束之后的煤壁下沉速率，前方8m位置的下沉速度存在一個不斷減速的過程，表明在運算頂板壓力的時候，不可以把全部垂直應(yīng)力都加載至煤壁；結(jié)合下沉量而言，下沉點的極限值處于煤壁內(nèi)臨近煤壁的位置。

表1 巖層力學(xué)參數(shù)

圖3 開切眼的垂直應(yīng)力云圖

圖4 開切眼后觀測點的下沉圖

2 大斷面切眼支護設(shè)計

確定采用錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋梁+錨索補強聯(lián)合支護方案。

（1）頂板支護

錨桿規(guī)格：選用M22-2400型Ф20mm高強左旋螺紋鋼，長度2400mm。用K2335和Z2360兩支錨固劑，錨固長度1200mm，鉆孔直徑30mm。金屬托盤規(guī)格為150×150×10mm。

鋼筋托梁規(guī)格：Ф16mm的鋼筋焊接而成，寬度90mm，長度4000mm。

網(wǎng)片規(guī)格：經(jīng)緯金屬網(wǎng)網(wǎng)孔50×50mm，網(wǎng)片規(guī)格4800×1100mm，3700×1100mm，通過16#鉛絲進行銜接，雙絲緊扣，各孔進行緊密連接。

錨桿布置：每排錨桿設(shè)置9根，間距950mm。鄰近幫的錨桿與巷幫的間距450mm。錨桿安裝角度：與巷道彼此鄰近的頂板錨桿安設(shè)角度20度，其他和頂板垂直。

錨索形式和規(guī)格：選用規(guī)格為Ф17.8mm，長度為8000mm的單絞線錨索，型號K2335和Z2360的兩支錨固劑，錨固長度1800mm。

錨索布置：每排錨索設(shè)置3根，錨索間距離2200mm，在兩邊巷幫設(shè)置錨索時，錨索與其的間距為2050mm，配套300×300×16mm的金屬托板。

（2）巷幫支護

錨桿方式和規(guī)格：選用長度1800mm的高強度左旋螺紋鋼，錨桿截面Ф18mm，另外，桿體的桿尾螺紋為M20。用一支規(guī)格為Z2360的樹脂錨固劑進行端部錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：選用長度3000mm、直徑為Ф16mm的鋼筋進行焊接而成的托梁，帶寬90mm。配套150×150×10mm的托板。

網(wǎng)片規(guī)格：使用16#鉛絲聯(lián)接規(guī)格3200×1100mm的經(jīng)緯金屬網(wǎng)網(wǎng)片，網(wǎng)孔50×50mm。

錨桿布置情況：每排錨桿4根，間距900mm，起錨高度500mm，在鄰近頂部錨桿與頂板間距300mm。錨桿角度：與頂板和底板鄰近的錨桿20°打設(shè)，其他錨桿與煤壁垂直。

圖5 3043大斷面切眼錨網(wǎng)支護示意圖

3 結(jié)語

運用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對大斷面切眼穩(wěn)定性進行了分析，設(shè)計了錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋梁+錨索補強聯(lián)合支護方案，保障了大采高工作面切眼的穩(wěn)定，為工作面順利安裝提供了可靠保障。