跨采条件下采场底板巷道参数的优化设计.pdf

{ t ／ ／ ／ 乙 ／ { 二 ． ， 采条件下采场底板巷道参数的 化设 ／ 韩继胜 墨鲎盈 一 ／ 堕蠲 技术参数 优 化 ， 锹， 关 键 词 堕 塞 盎 道 ，7 技 术 参 数 优 化 设 计 ’ ∥ ， ／ ，， 7 ． ． ．- - - - - - i 中囝法分 类号TD2 6 3 ’ 跨采是 目前我 国煤矿底板巷道布置的主要方式，有关成果 已证实，巷道岩性 、法 向距离 、巷道与 跨采面 的相对关系等决定着跨采巷道的矿山压力、围岩变形与稳定性 ．因此，科学合理 地进 行跨采设 计，是进行安全生产、取得经济效益的根本保证．为此．研究提 出了有关跨采技术方案与合理参数． 并在南屯煤 矿得以应用 ． 1 跨采巷道合理层位与法向距离 底板法向位置的岩性、法向距离不同，受跨采作用的矿山压力及巷道 围岩稳定性也不同．根据有 关研究结果 ，跨采应力和巷道 围岩变形均 随法 向距离 z的 一l o gz而变 化，而跨 采巷道 围岩稳定性 由 巷道 应力环境 KT H 与 围岩 强度 之 比决定，即 S K坩 ／ 1 由底板 应力衰减规律 K 2 ． 9 8 10 ． 8 8 6 1 o g Z得 S 2 ． 9 8 10 ． 8 8 6 1 o g Z f ／ 2 利用式 2 和 工作面底板柱状 图，可 以对各层位及法 向距 离布置 的跨 采巷道 的稳定性 进行对 比 分析， 以确定合理 层位及法 向距离 ．并对南屯煤矿几个典型 采区跨采巷道 层位布 置进 行了对 比分析． 提出 了合理选 择方 案，见表 1、表 2． 表 1 1 3 0 4工作 面跨 采巷道 合理 层位选 择 Tn b ． I Ch o i c e o f r e a s o n n b l e ho r i z o n o f r o a d wa y u n d e r No I 3 0 4 wo r k i n g f a c e 备注 采深 H 2 4 6廿 1 收稿 日期l 9 9 8 - 0 3 2 5 ； 修 回日期 i 9 9 8 - 0 5 1 7 第一 作者 蒋金 采 ．男．1 9 6 1年生 ．教授 ，博士生 导师 ． * 国家 自然 科学基金 赘肪项 目．编 号 5 9 6 3 4 0 3 4 维普资讯 3 2 6 焦作工学院学报 1 9 9 8年第 l 7卷 表 2 6 3 1 0工 作面跨 采巷 道合理 层位 选择 Ta b． 2 C h o i c e 0 f r e a s o n a b l e h o r iz o n 0 f r o a d wa y u n d e No ． 6 3 1 0 wo r k i n g f a c e 备注 采深 H 3 6 0m 以上结 果可见，巷道稳定性 由其围岩强度 和法 向距离两个主要因素共 同决定 ，但 选择巷道 层位并 非法 向距离越大越好，其选择原则是首先选择在岩层比较稳定、强度较高的层位中，其次是考虑法向 距离的大小 ．在跨采巷道层位选择设计时，应采用 1 式计算出底板不同层位的巷道稳定状况 S， 以此确定选择顺序。再结合巷道系统的空间需要来科学确定层位． 在采深 3 0 0 m左右时，跨采巷道稳定状况随围岩单 向抗压强度 和法向距离 z的变化见表 3． 表 3 跨 采巷道 稳定 性与 围岩强 度和 法向 距离 的关系 Ta b． 3 Re l a tio n o f s t a b i l i t y 0 f I x d wa y b e t we e n s iT a t a s t r e n g t h a nd n o r ma l d i s t a n ce 由此可见， 当巷 道 围岩强度较低 口 3 0 MP a时。对巷道稳定性 影响极大 。此 时巷道一定要 布置在岩层强度相对较高 的岩层 中 ；当法 向距离小于 2 0 m 时。法 向距 离对 巷道稳 定性 也有较 为明显 的影响 。此时选择巷道层位时应尽量增大 法 向距离 。但 岩性 是首选 因素 ；当法 向距离达 到 2 0 m 以上 时，增加法 向距离对巷道的稳定性影响较 小 ． 当围岩稳定时。法向距 离可在 6 -8 m左右 ；当 围岩 中等 稳定 时，法 向距 离可在 1 0～1 2 m左 右 ； 当围岩不 稳定 时。法向距离 一般应在 2 0 -2 5m左 右 ． 2 跨采巷道与跨采面的合理 平面位置关系 根据跨采巷道矿压显现的过程特征、区域性特征及有关特征参数，可以确定跨采巷道与跨采 面的 维普资讯 第 5期 蒋金泉等 跨采条件下采场底板巷道参数的优化设计 3 2 7 合理平面位置关系 ． 2 ． 1 纵跨巷道 的合理平 面位 置关 系 根据层面支承压力分布规律⋯、底板矿压传播特征及矿压显现的区域性特征，纵跨巷道与跨采 面的平面位置关系不同，其矿压显现将有很大的差别_ 2 】 ．在跨采设计时应选择合理的平面位置关系， 具体选 择方法如下 1 首选区域 纵跨巷道位于实体煤顺槽 内侧 内错1 5 --4 0m 为首选 最佳 区域 ； 2 次选 区域 位于工作面 中部 区域 两端 区域 各 4 0 m 除外 和位于 实体 煤顺槽 内侧 内错 0～1 4 m为次选 区域 ； 3 避免 区域 相邻面外错 0--4 0 m，即上方跨采面采 空侧顺槽 内错 0--4 0 m．是矿压显现最严 重的 区域，纵跨巷道应尽可能避免位于这一区域内． 2 ． 2 横跨巷道 的合理平 面位 置关 系及特殊地段 横跨巷道的矿压显现与跨采面开切眼和停 采线位置有着极为密切的关系，其平面位置关系确定应 按以下方法选择 ． 1 首选 方式 跨 采面 从巷道上方 连续 跨采，或开 切眼和停 采线 的布置 方式 满足横跨 巷道 内错 1 5m 以 上 ； 2 次选 方式 开切眼或停 采线 的布置方式使横跨巷道 内错 0～1 4 m； 3 避免方式 开切眼或停采线的布置方式使横跨巷道外错距离小于 4 0 m． 横跨巷道不同地段的矿压显现有着很大的差异，巷道支护设计应分为一般地段和特殊地段并分别 进行 ．一般地段 为不受跨采支承 压力叠加影响的地段 ；特殊地段为跨采叠加支承 压力 区下方，即一侧 采空跨采面的采空侧顺 槽至工作面方 向 4 0 m 范围． 3结语 跨采巷道 的稳 定性 总体上来说受采动引起的集中应力与作 为介质的 围岩条件 的共 同影响 ．按照本 文的研究结果可以有效地对跨采巷道进行优化设计，使其既能保证 良好的围岩条件，又能最大程度地 减少应力集中的作用，从而使巷道能安全地经受跨采的影响，保持其应有的稳定性 ． 参考文献 1 蒋金泉．采场围岩应力与运动 ．北京煤炭工业出版社，1 9 9 3 ．2 3 2 --2 4 3 2 蒋金泉．跨采大巷和上山的矿压显现及合理位置 ．煤炭科学技木．1 9 8 7 5 3 6 --4 1 Op t i mu m De s i g n o f t h e Te c h n i c a l Pa r a me t e r s o f Ro a d wa y i n Fl o o r I n flu e n c e d b y Ov e r h e a d M i n i n g J i a n g J i n q u a n Ha n J i s h e n g Fe n g Z e n g q i a n g R e s e a r c h C c n r D ， S t r a t a C o n t 1 ．S I MT ．T a d a n．2 7 1 0 1 9 Na n t u n C o a l Mi n e Ab s t r a c t On t h e b a s i s o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s t r e s s fi e l d i n fl o o r ． t he i n flu e n c e o f t e c h n i c a l p a r a me t e r s s u c h a s r e a s o n a b l e h o r iz o n ， n o r ma l d i s t a n c e a n d p l a n e p o s i t i o n t o t h e s t a b i l i t y o f r o a d wa y d i s t u r b e d b y o v e r h e a d mi n i n g a r e d i s c u s s e d． Th e me t h o d o f ma k i ng o p t i mu m d e ig n of t h e t e c h n i c a l p a r a me t e r s o f r o a d wa y i n f l u e n c e d b y o r e r h c a d mi n i n g h a v e b e e n p u t f o r wa r d． Ke y wo r d s r o a d wa y i n t l u e n ced b y o v e r h e a d mi n i ng ；t ech n i c l p a r a me t e r s ；o p t i mu m d e s ig n 本文责任编校李文清杨玉东 维普资讯