东峰煤矿3号煤层沿空巷道巷内支护研究.doc

东峰煤矿3号煤层沿空巷道巷内支护研究随着沿空留巷技术的推广和应用,我国煤矿煤层围岩条件的复杂多样性对沿空留巷巷内支护技术提出了更高的要求。本文以东峰煤矿3号煤层工作面沿空巷道为工程背景,采用了理论分析和相似模拟实验分析了3G20工作面沿空留巷巷道围岩变形规律和破坏特征,确定了合理的巷内支护参数。提出了单锚索偏心支护方案,结合数值模拟和工程试验对设计方案进行了验证。方案解决了东峰煤矿工作面沿空巷道锚索失效问题,为相似地质条件的沿空巷道巷内支护设计提供参考。(1)分析得出3G20工作面巷道顶板出现的部分锚索破断现象由二次采动产生的超前支承压力与采空区侧向支承压力相互叠加引起。随着工作面的推进,叠加后的应力峰值不断向实煤体深部转移、浅部围岩因受到反复荷载出现沿巷道方向扩容的现象,顶板产生的离层量大于锚索变形极限,导致支护结构失效。明确了锚索的偏心布置在沿空巷道围岩在受二次采动影响阶段具有促使混凝土墙与实体煤变形相互协调作用,提高了锚索在非对称变形巷道中的稳定性。其围岩控制的关键是提高实体煤的承载能力和顶板在采空区侧的破断能力,减少采空区已断裂岩块对关键块B的影响。(2)对3G20工作面巷道围岩条件进行分析,可利用巷道顶板6.5m处的厚细砂岩有益于较小断面巷道稳定的特点对巷内支护进行设计。巷道相似模拟实验实验结果表明:在该地质条件下的巷道垮落角为55°且偏心布置的锚索比跨中锚索具有更好的控顶能力。针对工作面巷道产生的不对称变形分布,布置在采空区侧的一条锚索能够更好的发挥在非对称变形巷道中控顶面积大的作用。(3)基于以上研究结果,设计出与3G20工作面沿空巷道相适应的支护方案,并通过数值模拟和现场观测验证了方案的可靠性。新的巷内支护设计能够结合混凝土墙制约直接顶回转下沉,有效减少锚索断裂的可能性,提升了围岩结构的完整性。保证工作面安全正常生产,为进一步研究沿空留巷巷内支护技术提供有效依据。