回采巷道锚网索支护设计决策系统的应用与研究.docx

回采巷道锚网索支护设计决策系统的应用与研究-1--6-回采巷道锚网索支护设计决策系统的应用与研究1、前言锚杆支护作为一种新的巷道支护形式与传统支护方式相比在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率、简化回采面端头区维护工艺等方面的优越性十分突出。因而受到了世界主要产煤国家的普遍重视代表了煤矿巷道支护技术的发展方向。目前三河口矿在回采巷道支护中普遍采用了“锚网索”联合支护形式。虽然取得了比较显著的经济效益和安全效果但是长期以来锚网索支护参数一直以周边邻近矿区的经验为主没有针对矿的具体地质条件和开采条件进行科学合理的锚网索支护设计。因此带有较大的盲目性导致支护设计参数缺乏科学依据给矿井的安全生产带来了隐患。为了解决上述何题针对的主采煤层——3上煤层的地质条件和目前巷道支护状能够通过计算机可视化手段建立一套锚网索支护的力学模型决定开发《3上煤层回采巷道锚网索支护设计系统》为回采巷道支护设计提供依据。2、3上煤层回采巷道支护现状3上煤层回采巷道目前普遍采用矩形断面巷道净高度一般为2.5m巷道净宽度一般为3.2-3.5m。采用锚网带、锚索联合支护。顶板选用Ф18mm的螺纹树脂锚杆锚杆长度1.8m。锚杆间排距为800mm×800mm（700mm×800mm)排距0.8m（0.7m）每排锚杆的锚杆数为5根两肩窝处锚杆的安装角度为70º锚杆间距为0.8m。（见图1）金属网采用10#铁丝编制成菱形网网格为30mm×30mm。为了进一步加强顶板支护强度每隔2.4m安装锚索2根。锚索长度5m直径15.24mm由低松弛预应力钢绞线绞合而成与W钢带配合使用。W钢带型号为WX180/3.0（辅助顺槽）WX180/3.2（运输顺槽）。锚索孔间距为1200mm。两帮采用Ф18mm的螺纹树脂锚杆锚杆长度1.6m每排2根、3根间隔布置。每隔1600mm加设一根长2000mm的钢筋拉筋拉筋为16＃钢筋双股用同型号钢筋焊接与锚杆联合使用。在顺槽的回采侧为了便于回采有时也采用水泥锚固的竹锚杆。3、3上煤层回采巷道支护设计决策模型支护参数设计是巷道支护设计实现定量决策的关键所在。当支护型式确定以后参数设计正确与否直接影响到支护效果和经济效益。当支护参数所提供的支护强度不够即使支护型式是合理的也可能控制不住巷道围岩的严重变形和破坏最终导致巷道不得不翻修影响正常生产和经济效益；当支护参数设计得过于保守虽然能保证巷道在服务期间的稳定情况但支护成本必然偏高。因此科学地寻找支护参数设计在安全和经济这两方面之间的最佳点对安全生产和经济效益的意义是显而易见的。本课题与山东科技大学合作根据“以岩层运动为中心的矿压理论”的最新研究成果首先建立起采场结构力学模型为进一步计算出已采工作面周围煤体上的支承压力分布规律确定出内应力场的范围从根本上解决沿空顺槽的煤柱尺寸问题奠定基础。以采场支承压力结构力学模型和锚网索支护的理论研究成果为依据结合三河口矿十几年来的工程实践参考临近矿区的开采经验建立3上煤层回采巷道支护设计决策模型。3.1沿空顺槽煤柱尺寸计算模型（模型1）3.1.1模型决策目标该模型决策目标是沿空顺槽煤柱尺寸S3.1.2输入参数相邻工作面长度L;相邻工作面老顶岩梁初次来压步距C0；相邻工作面超前支承压力高峰位置距煤壁的距离S3；相邻工作面老顶岩梁总厚度M;相邻工作面支承压力集中系数K;采深H。3.1.3模型公式：3.1.4应用举例由于3上煤层以后均采用放顶煤技术进行回采主要矿压运动参数尚没有观测数据因此采用《顶板控制设计专家系统》进行了预测。3上煤层其他相关参数如下：工作面长度：70～150m;支承压力高峰位置距煤壁的距离S3=20m;工作面支承压力集中系数取K=2.6;采深H=350-600m将上述参数代入模型中计算出3上煤层采空区周围的内应力场范围。可见在工作面长度为70-150m的范围以内采深为350-600m左右时内应力场范围一般为6.3-9.3m。考虑到的顺槽宽度一般为3-4m因此为了把顺槽布置在内应力区煤柱尺寸应该为：S=（6.3-9.3）－（3-4）=3-6m如图2所示。3.2回采巷道锚杆支护参数决策模型（模型2）由于3上煤层采用放顶煤技术开采．顺槽沿着煤层底板布置巷道顶板为煤层在巷道高度为2.5m的情况下顶煤厚度大约为2.5m。由于顶煤较厚其冒落形状为拱形故可按照普氏免压拱理论进行锚杆支护参数设计。3.3锚索支护参数决策模型（模型3）锚索的长度由3部分组成：顶煤厚度、砂质泥岩厚度和深入到白灰色细砂岩中的厚度。因此锚索的基本长度为：L锚索＝顶煤厚度＋砂质泥岩厚度＋深入到白灰色细砂岩中的厚度4、3上煤层回采巷道锚网索支护设计决策支持系统DSS实质上是在管理信息系统和运筹学的基础上发展起来的。即DSS的出现它不同于MIS数据处理也