第11期山西焦煤科技No.112023年11月ShanxiCokingCoalScience&TechnologyNov.2023·试验研究·收稿日期:2023-09-04基金项目:国家自然科学基金(51774182);国家自然科学基金青年科学基金(51404138);中煤科工集团沈阳研究院创新引导项目(SYYD-21WS-002)作者简介:孙剑(1988—),男,山西灵石人,2010年毕业于燕山大学,工程师,主要从事煤矿瓦斯治理、技术管理等工作(E-mail)15966757654@163.com掘进巷道破碎顶板冒落区加固技术研究孙剑1,邹庆2,3,刘锋2,3,赵雁斌4(1.山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿,山西长治046200;2.中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁抚顺113122;3.煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁抚顺113122;4.浙江欧正建设有限公司,浙江温州325506)摘要针对银星一井05工作面顺槽掘进巷道局部区域破碎顶板易冒落、难支护的特点,分析了兼顾岩石自身承载力、梁形拱形承载效应的梁-拱锚固支护技术,即采用低预应力等长锚杆与高预应力变长锚杆组合的梁-拱形支护方案。运用FLAC3D研究了锚杆长度、锚杆间距、锚杆预应力对梁-拱支护结构的影响。结果表明:锚杆长度、布置间距是影响梁-拱承载效果的重要参数,当锚杆长度增加时,表现出明显的上位组合拱与下位组合梁的形式。锚杆间距增大时,梁-拱结构作用范围逐渐扩大,但应力区数值进一步降低。当长锚杆的预应力数值由小逐渐增大时,梁-拱锚固的结构效果逐渐明显。基于上述研究结果设计加固支护方案,现场监测表明:围岩两帮的位移量为31~57mm,底鼓量为38~68mm,顶板下沉量为15~25mm,验证了梁-拱锚固支护方案可靠性。关键词破碎顶板;梁-拱锚固支护;围岩变形中图分类号:TD353文献标识码:B文章编号:1672-0652(2023)11-0004-051工程概况银星一井05工作面穿过积家井背斜轴部,横跨积家井背斜东、西翼,轴部两翼煤层走向变化较大。巷道埋深为850m,工作面顺槽附近岩层受地质构造应力影响较大,煤层厚度3.0~3.6m,倾角5°~11°,赋存结构简单。直接顶与基本顶主要以泥岩和砂岩为主,局部区域的直接顶中存在0.2~0.5m厚的极易冒落区,随巷道的开挖冒落严重。基本顶受地应力与扰动应力的影响明显,在超前支撑压力的影响下巷道顶板较为破碎,常出现大面积垮落的现象。因此,对于掘进过程中局部区域破碎顶板的加固技术亟待研究。煤层顶底板岩性特征见表1.2梁-拱锚固承载技术原理巷道开挖后,围岩应力发生二次重分布,当应力集中区域的应力值高于巷道围岩的承载能力,将会使巷道表现出塑性破坏与损伤特征[1-2].伴随着塑性与损伤的卸压过...
