对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究
算分别选择了3m,4m,5m,6m,7m等五个项目。通过实验得知:比较5m和3m的煤柱,在左边的巷道剪切破坏发生的数量和范围单位更大。 虽然发生剪切破坏在右侧的单元数量和范围较小,但塑料大于3m的支柱损坏严重。6m煤柱剪切破坏发生在巷道的单元数和范围超过4m和5m的煤柱比较大,而塑性破坏更为严重,随着煤柱宽度的增加,当煤柱为7m时,发生剪切破坏和塑性变形的程度开始减弱。 当煤柱宽度太小时,煤柱的承载能力小,塑性变形发生更严重,巷道开挖位移的范围大,煤柱宽度大时,对于高区巷道采空区内的部分巷道在强度维护方面依然是负的,对于挖掘隧道的影响是形成横向应力的叠加效应 ,围岩位移仍然很大,虽然煤柱宽度的增大,位移将会减少,但更大的煤柱,在四川矿区造成资源回收率负增长速度。从上面的分析得到,4m-6m之间的巷道煤柱对巷道的维护是极为有利的。
5 理论和数值模拟结果分析
以前使用的理论计算和数值模拟的方法是研究沿巷道压力影响和变形破坏模式,理论计算结果和数值模拟结果具有很好的一致性,具体方法如下:理论结果说明,巷道在工作表面,巷道顶板上的覆岩体不稳定并没有出现在破碎的结构,但沉降的程度是不抗变形,然后保持稳定,除了应付周围的岩石上覆地层下沉,我们还必须加强锚杆支护和其他支持措施,维护围岩稳定性,从而保证在生产过程中巷道正常使用。
煤柱宽度对于巷道稳定性是最重要的,煤柱宽度的布设是巷道设计和优化的重要组成部分。数值模拟结果表明,在巷道的采空区的最后一部分布设宽度为4m?6m的煤柱,可以减少支承压力,对巷道的维护是极为有利的,而最优的煤柱宽度理论上为5.27m,煤柱宽度为4m?6m,是理想的巷道布置设计。
6 深矿井采空区侧支护技术
在确定采空区侧巷道窄煤柱之前应考虑的一个问题是支护方法的选择。不同的支护技术堆要留煤柱尺寸有一定的影响。根据理论和数值模拟分析,结合野外观测资料,基于一些变化提出了在采空区侧对窄煤柱用锚杆,锚索联合支护的方案,现把采空区侧对窄煤柱用锚杆,锚索联合支护的方案作如下概述【4】: (1) 高顶螺栓采用如图2所示的高强度钢,金属丝网和钢梯子梁支护并用7个锚绳加强支护,用全长水泥柱和初始锚加固巷顶,倾斜角栓布设在有W钢带结构所
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形成的弱顶点上。
(2) 两组都采用预先测试过的高强螺栓、金属网、钢梯梁支护并在两根煤柱上布设钢缆,加强支护、全长水泥柱,两个底部角用锚索在斜梁上布置由钢梯结构效应的破碎岩层,钢柱用来帮助增加提高密度可以是适当的加强岩石强度。 (3) 对于松散破碎围岩加固预应力锚索地梁以加强支护【5】。
(4) 在锚杆轮廓线施工故障区域,适当的加密锚杆,锚索,增强岩石强度,提高围岩的承载能力。锚杆可以为流动的软煤层提供临时支撑和支护,提高螺栓韧度,临时支护和永久支护的长度不能超过1m。经过全面的理论分析,数值模拟和工程实践分析的三种方法确定出了煤柱的合理宽度B在5m—6m之间。 (5)锚杆材料采用高强度的预应力锚索地梁。选择锚杆直径时主要考虑的是可靠行和支护性、技术上的可行性以及经济合理性选。使用直径为20mm的钢筋制作锚杆。锚杆长度是一个重要的支护参数,前三个螺栓径长为2400mm。最后的十个为2000mm。
7 结论
为了研究和掌握巷道的矿压与锚杆,锚索支护效果,确定合理的煤柱宽度,
支护形式和支护参数,在本文中使用FLAC3D软件技术对王庄煤矿进行数值模拟,并对数值模拟结果与理论计算结果进行了比较。准确合理的确定规模小煤柱的宽度。
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