“三軟”傾斜煤層沿空留巷巷旁支護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、本文通過理論分析，建立了傾斜煤層沿空留巷力學(xué)結(jié)構(gòu)模型，分析了分別采用機(jī)巷和風(fēng)巷沿空留巷時頂板前期和后期對巷旁支護(hù)的作用規(guī)律，并通過力學(xué)求解得到相應(yīng)條件下的巷旁支護(hù)阻力求解公式。根據(jù)求解公式，選取不同的支護(hù)寬度，計算出相應(yīng)的巷旁支護(hù)阻力，以此選擇合適的巷旁支護(hù)方式和支護(hù)體尺寸。
　　 運用三維數(shù)值模擬軟件FLAC3D，分別建立了機(jī)巷和風(fēng)巷沿空留巷的三維數(shù)值分析模型，分析了不同的支護(hù)寬度和支護(hù)材料對沿空留巷圍巖控制效果，同時對比分析

2、了機(jī)巷和風(fēng)巷沿空留巷時的圍巖應(yīng)力及位移分布。結(jié)果表明，采用風(fēng)巷留巷時巷旁支護(hù)體內(nèi)部和煤幫深處約等于巷道寬度范圍內(nèi)出現(xiàn)較大應(yīng)力集中；而采用機(jī)巷留巷時，應(yīng)力集中主要出現(xiàn)在煤幫深部，巷旁支護(hù)體內(nèi)部應(yīng)力相對較小。就其原因，主要受煤層傾角的影響，采用風(fēng)巷留巷時，頂板重力分量力矩有利于頂板巖層回轉(zhuǎn)下沉，導(dǎo)致頂板下沉量比機(jī)巷留巷時大，故其巷旁支護(hù)體內(nèi)部及煤幫深部應(yīng)力集中程度也較高。
　　 根據(jù)理論計算結(jié)果，對“三軟”煤層條件下的敘永煤礦S11

3、36工作面回風(fēng)巷和威鑫煤礦11902工作面機(jī)巷進(jìn)行了沿空留巷巷旁支護(hù)方案設(shè)計。巷內(nèi)已采用錨桿+錨網(wǎng)索+噴漿聯(lián)合支護(hù)，S1136風(fēng)巷巷旁采用矸石裝袋堆碼4m寬的支護(hù)帶，11902機(jī)巷巷旁前100m采用砌筑3m寬的預(yù)制混凝土塊墻支護(hù)，余下部分?jǐn)M采用柔性模袋+泵送矸石混凝土充填1.5m寬支護(hù)。
　　 利用礦山廢棄矸石作為充填骨料進(jìn)行了泵送矸石混凝土的配比試驗研究，結(jié)果表明，采用1.0％摻量的高效泵送劑能有效改善混凝土的和易性，顯著提高

4、塌落度和流動性，同時能加快混凝土凝結(jié)，提高早期強(qiáng)度；矸石混凝土的強(qiáng)度隨水灰比的降低而增大，通過標(biāo)準(zhǔn)試件單軸抗壓強(qiáng)度試驗表明，采用0.5水灰比，單位體積混凝土水泥用量為450kg/m3時，其3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到7.6MPa、13.7MPa和20.8MPa，滿足現(xiàn)場充填強(qiáng)度要求。以此確定了滿足泵送性能及強(qiáng)度要求的矸石混凝土合適配比。
　　 現(xiàn)場工業(yè)性試驗表明，采用矸石裝袋堆碼支護(hù)方式，由于支護(hù)體可縮性較大，故前期頂板下

5、沉量也較大，但隨著矸石壓實，強(qiáng)度增高，頂板下沉逐漸趨于平穩(wěn)。該支護(hù)方式基本能滿足巷道支護(hù)要求，但巷道整體下沉量較大，需要采取一定的修復(fù)措施；采用砌筑預(yù)制混凝土塊墻支護(hù)方式，由于預(yù)制塊強(qiáng)度高，前期頂板控制良好，但由于支護(hù)體沒有足夠的可縮量適應(yīng)頂板下沉，隨著工作面推進(jìn)，老頂回轉(zhuǎn)下沉導(dǎo)致支護(hù)體內(nèi)部應(yīng)力集中，最終使支護(hù)體出現(xiàn)裂紋直至破壞，引起留巷后期頂板下沉嚴(yán)重。為此，下一步擬采用柔性模板+泵送矸石混凝土充填支護(hù)方式。綜合研究表明，柔性模板+泵