煤矿深部巷道锚杆支护优化设计研究.docx

煤矿深部巷道锚杆支护优化设计研究摘要：针对深部巷道复杂的应力环境和多变的围岩性质对深部巷道围岩的稳定特征进行了数值模拟和数据分析为深部巷道锚杆支护提供了理论依据并对锚杆支护参数进行了优化设计确保了深部巷道支护的最优化和长期稳定。Abstract：Inviewofthecomplexstressenvironmentandchangeablesurroundingrockpropertiesindeeproadwaythisarticlecarriesoutnumericalsimulationanddataanalysistodeeproadwaysurroundingrockstabilitywhichprovidesatheoreticalbasisfordeeproadwayboltingandtheboltsupportparametersareoptimizedthusensuringtheoptimizationandlong-termstabilityofthedeeproadwaybolting.关键词：煤矿；深部巷道；锚杆支护；优化设计Keywords：coalmine；deeproadway；bolting；optimizationdesign中图分类号：TD322文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）20-0110-030引言我们国家经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高和发展离不开煤炭部门的支持也正是由于我国对煤炭长期大量的需求浅层地表煤炭资源已经所剩无几了为了保证煤炭开采的质量和数量我们现在对于深部巷道的煤炭挖掘需求呈现出越来越大的趋势。然而深部巷道往往处于复杂的应力环境中围岩应力分布与矿压显现异常导致巷道不仅在采掘影响期间围岩急剧变形而且在应力分布趋于稳定后仍保持快速流变在两帮进行移动接近的情况下会产生十分明显的底鼓结构这往往会直接产生前面挖掘后面重修、重复多次返工修理的情况。当前对于整个煤矿地下工程系列来说其面临的最大挑战是如何控制深部巷道的围岩自身稳定性同时这个问题的解决可以直接影响到对于地下深层的矿井开采的可持续程度对于煤矿开采过程当中的高产高效以及耗能降低有着极其深远的影响也会直接影响到当前对于煤矿的深部开采持续健康的发展思路。在这种情况下我们必须对深部的巷道围岩进行必要的优化设计特别是锚杆部分。影响巷道围岩的自身稳定性的因素有很多比如地压、围岩的物理力学特点、巷道围岩自身的地质条件等除此之外还跟锚杆自身的支护方式、锚杆的长度以及互相之间的间距有着极大的关系干预。我们可以采用数值模拟的思路构建对于某个煤矿的水平门拱顶、两帮以及基角自身的锚杆设计布置思路进行采树上的构建和优化从而对围岩自身的稳定性控制以及锚杆的合理优化布置产生良好的影响。1围岩自身的性质以及地应力探索分布本文研究的煤矿岩层其构建主要是呈现出单斜体的构造其主要的地质条件极其复杂自身岩体的变化程度也相对较高对于整个岩层的穿越材料最长的分布带构建则是粉砂岩或者是红层砂岩其次是煤层的复合岩体地段构建、灰岩岩体构建和细砂岩岩体构建其他的构成成分是断层基础之上的破碎带构建。进行围岩的锚杆支护优化思路构建方式我们可以按照最为典型的岩性地段进行分段的进行。根据上文提到的情况我们可以挑选四种典型岩性地段来讨论即粉砂岩地段、红层砂岩低段、细砂岩地段和复合岩性地段。根据这四种最为典型的岩性地段在整个当前区域的所处方位构建经过岩石力学框架构建下的参数试验测量和定性这四种最为典型的围岩所构建的单向压力抗衡强度可以见表1。从表1可以看出整个煤矿的第四系表土涂层厚度并不大整个石门深埋的深度约为840m因此经过简单计算我们可知其垂直地应力约为22MPa左右。根据地应力的实际测算结果我们可以知道实际的垂直应力和上面的岩层覆盖的自重应力应该是一致的因此其主要的应力应该构建为水平应力根据计算可以知道其主要的值应该是其垂直应力构建下的130%在这种情况下水平构造角的应力也应该相当突出。因为其地形构建其最大的水平应力其形成的方向应该是跟东西方向进行26°的夹角其主要的数值应该是22*1.3约为28.34MPa和石门自身的夹角约为76°那么石门自身的侧向水平地应力的计算就应该是28.34*sin76°=27.5MPa。2基于围岩自身稳定特征构建下的数值模拟思路探索在这种计算的前提下我们可以采用有限元数值的计算思路对于石门的粉砂岩段进行模拟和研究对于其自身的稳