动压影响巷道底鼓机理及防治措施.pdf

图1动压区巷道表面位移变化曲线 - 5 0 0- 4 0 0- 3 0 0- 2 0 0- 1 0 001 0 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 距工作面距离/ m 变形量/ m m 巷道底鼓量 两帮移近量 顶板下沉量 科技情报开发与经济S C I / T E C HI N F O R M A T I O ND E V E L O P M E N T s i m u l a t i o n - c a l c u l a t i o n ; m i c r o s t r i p p a t c h a n t e n n a 4微带天线的仿真 4 . 1仿真结果 由仿真结果可以看出, 天线指标中带宽、 轴比、 方向图、 增益、 有效角 度都能达到预期效果。 4 . 2仿真过程中的一点体会 微带天线建模时, 辐射元可以直接用金属面来代替, 不必用极薄的 矩形体。在建同轴线及探针的模型时可以用矩形,而没有必要用非常圆 的圆柱。 在馈电方式上,选择背馈比侧馈的尺寸要小。驻波比更容易小于 1 . 5。 5结语 根据微带天线的分析设计方法, 计算仿真了微带贴片天线, 可以达 到与理论近似的结果 ,得到如下结果在微带天线的设计上采用 A n s o f t 9 . 2三维仿真设计进行电磁场分析,其高精度的仿真分析功能, 使 得工程设计人员从繁琐的编程计算、 频繁的实验调试中解脱出来, 节省 了大量的时间和精力, 并已经成为微波产品设计人员不可缺少的工具。 参考文献 [1] 张钧.微带天线理论与工程 [M].北京 国防工业出版社,1 9 8 8 . [2] 钟顺时.微带天线理论与应用 [M].西安 西安电子科技大学出版, 1 9 9 1 . [3]H e r s c o v i c i N,S o p u s Z,K i l d a l S . T h e C y l i n d r i c a l O m n i d i r e c t i o n a l P a t c h A n t e n n a[J]. I E E ET r a n s . A n t e n n a s P r o p a g a t i o n,2 0 0 1,4 91 7 4 6 - 1 7 5 3 . [4]杨卫英.覆盖高材料的微带天线的研究 [J].微波学报,2 0 0 0,1 65 6 1 0 - 6 1 5 . 责任编辑 刘翠玲 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ 第一作者简介 韩玲, 女,1 9 8 0年2月生, 现为中北大学2 0 0 3级在 读硕士研究生, 山西省太原市中北大学六系智能一教研室,0 3 0 0 5 1 . 目前, 随着支护技术的发展, 已经能够将顶板下沉和两帮移近控制 在某种程度内, 然而对于防止底鼓却一直缺乏既经济又有效的办法。强 烈的巷道底鼓不仅带来了大量的维修工作, 增加了维护费用, 而且还影 响了矿井安全生产。 寺河矿为了满足瓦斯治理及运输等要求, 采用了大采高工作面多条 巷道布置 三进二回 方式, 计划把其中两回风巷留下, 作为相邻大采高 工作面的两进风巷道, 但随着工作面的推进, 回风巷受到强烈的采动影 响, 其中底鼓是最为突出的动压显现之一。局部地段底鼓量达1 m以上, 巷道断面收缩率达到3 0 以上, 甚至发生巷道坍塌, 维护极为困难。 回风 巷道能否正常复用, 关系着寺河矿采掘衔接、 资源回收和高产高效等重 大问题, 因此分析动压区巷道底鼓机理, 并对防治措施进行探讨, 具有十 分现实的意义。 1动压区巷道压力显现的特点 在多条巷道布置方式中,复用的两回风巷一般要经过开挖巷道影 响、 超前压力影响、 滞后压力影响和二次采动影响, 影响强度与地质条 件、煤柱宽度和开采技术等因素有关。通过对寺河矿已经开采的 2 3 0 1,2 3 0 2和正在开采的3 3 0 2三个大采高工作面分析, 发现动压区巷道 压力显现一般有如下特点 1回风巷底鼓显现一般发生在滞后工作面时,滞后采动影响时 间长、 强度大, 其巷道表面变形有如下趋势 见图1 在工作面前方, 巷 道底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量都很小,分别占整个变形量的 3 . 2 ,3 0 和1 . 5 ; 工作面后方根据巷道变形程度可划分为3个区,0 ～ 2 0 0m为变形加剧区,巷道底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量急剧增 大, 分别占整个变形量的8 2 ,6 3 . 6 和9 0 ;2 0 0 m ～ 3 0 0 m为变形趋缓 文章编号1 0 0 5 - 6 0 3 32 0 0 60 1 - 0 2 7 1 - 0 2收稿日期2 0 0 5 - 0 8 - 0 9 动压影响巷道底鼓机理及防治措施 崔珠文 晋城煤业集团成庄矿, 山西晋城,0 4 8 0 0 6 摘要 从围岩应力的角度分析了底鼓发生的机理, 并对底鼓的治理方法进行了探讨。 关键词 底鼓; 动压; 防治措施 中图分类号T D 3 5文献标识码A 2 7 1 区,巷道底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量分别占整个变形量的 1 0 . 7 ,6 和5 ;3 0 0m以后为变形稳定区, 巷道表面变形基本趋于稳 定, 此阶段巷道底鼓量、 顶板下沉量和两帮移近量分别占整个变形量的 4 . 1 ,0 . 4 和3 . 5 。 2巷道底鼓与围岩地质力学性质有关。 不同的地质条件, 动压显现 不同。在地质条件相对简单, 围岩完整性好, 强度相对较大, 巷道底鼓量 较小; 但在围岩破碎的地段, 地质条件相对复杂, 底鼓量明显增大。 3底鼓与巷道断面积有关。断面积越大, 巷道底鼓可能性越大, 底 鼓量也越大。 4 煤柱宽度对巷道底鼓产生较大的影响。随着煤柱宽度的增大, 煤 柱传递给底板的力增加, 煤柱对底板的反力起着抑制底鼓的作用。 5 底鼓量与横川间长度有关。在相同条件下, 煤柱的完整性越好, 整体的支撑性能也越好, 从而可一定程度上控制底板的上移, 但联络横 川破坏了煤柱的完整性能, 并在横川与巷道的交会处, 很容易形成应力 集中, 加剧巷道底鼓。 2受大采高采动影响底鼓机理分析 大量的现场观测和实验室试验研究表明[1 ], 由于巷道所处的地质条 件、 底板围岩性质和应力状态的差异, 底板岩体鼓入巷道的方式及机理 也不同, 一般可分为4类 挤压流动性底鼓; 挠曲褶皱性底鼓; 遇水膨胀 性底鼓; 剪切错动性底鼓。 大采高工作面巷道受力特点为水平应力均大于垂直应力,并且, 水 平应力的集中系数大于垂直应力的集中系数。笔者认为大断面回风巷在 动压高应力作用下发生了挤压流动性底鼓。在采动垂直应力和水平应力 的作用下, 巷道两帮首先发生破坏, 整个巷道都位于较松软破碎的岩层 中, 这时巷道周边的围岩松动圈很大, 两帮的应力集中区转移到岩体的 深部, 煤柱对底板的约束作用减弱。然后, 在强大的水平应力作用下挤压 底板岩体向巷道内流动。 3动压巷道底鼓防治措施探讨 3 . 1大煤柱与跳采和起底等方法存在的问题 通过现场观察和分析可以得出, 大采高动压影响范围大, 大煤柱留 设尽管在一定程度上有利于巷道的维护, 但仍然会受到采动影响, 并且 当煤柱超过5 0 m后, 效果将不再明显, 另外从资源回收等方面考虑, 煤 柱也不宜过大。 采用跳采, 虽说可以避开相邻工作面的采动影响, 但会造成巷道掘 进率高, 矿井采掘衔接紧张等问题, 同时, 留下了孤岛工作面, 给今后高 应力区内工作面开采造成困难, 因此跳采也不能从根本上解决巷道底鼓 的问题。 过去寺河矿处理底鼓的主要方法是起底, 多次起底不仅会使巷道维 护费用显著增加, 而且还会影响巷道两帮和顶板的稳定性, 间接导致巷 道围岩整体失稳。 3 . 2治理底鼓的方法 综上所述,只有在动压区对巷道底鼓进行一定的治理才是根本之 策。目前, 治理底鼓的方法可分为三大类型, 即 支护加固法、 卸压法及联 合支护法。 3 . 2 . 1支护加固法 支护加固法就是对巷道底板岩层支护或增强其强度, 从而提高底板 岩层的稳定性, 减小底鼓量。它包括底板锚杆、 底板注浆及封闭式支架、 混凝土反拱等形式。 寺河矿当前3 3 0 2 2巷道底鼓治理, 就是采用树脂端部锚固水泥浆全 长锚固组合锚杆加固系统, 对于地质条件困难地段, 采用混凝土浇注底 板。这样支护的工作原理主要有三方面 一是将软弱底板岩层与其下部 稳定岩层连接起来, 抑制因软弱岩层扩容、 膨胀引起的裂隙张开及新裂 隙的产生, 阻止软弱岩层向上鼓起。其次是把几个岩层连接在一起, 作为 一个组合梁, 起承受弯矩的作用。此组合梁的极限抗弯强度比各个单一 岩层的抗弯强度的总和大。最后, 通过加注水泥浆, 浆液渗透到岩层裂隙 之间, 增加了破碎岩石之间的黏结力, 在底板中形成一强度比加固以前 大的整体结构。 3 . 2 . 2卸压法 卸压法与支护加固法控制软岩巷道底鼓的机理不同, 它的实质是采 用一些人为的措施改变巷道围岩的应力状态, 使底板岩层处于应力降低 区, 从而保证底板岩层的稳定状态。它特别适用于控制高地应力的巷道 底鼓。 目前出现的卸压法有切缝、 打钻孔、 爆破及掘巷卸压等形式。 3 . 2 . 3联合法 如果单独使用支护加固法或卸压法还没有取得满意的效果, 则需要 采用联合支护法, 即把不同的方法结合起来使用。联合支护法通常是两 种方法的结合, 如底板爆破注浆、 切缝与锚杆、 封闭式支架与爆破等。 在大采高动压影响区巷道底鼓的治理必须采用联合的治理方法, 一 方面利用卸压法降低围岩的应力集中系数, 另一方面, 采用支护加固法 对巷道围岩进行支护和加固, 提高围岩的整体强度。 4结语 1 动压区巷道表面位移一般分为三个区段 加剧区, 趋缓区和稳定 区 , 当工作面推进超前3 0 0 m后, 巷道表面位移量才趋于稳定。 2 受大采高动压影响, 底板岩体鼓入巷道的机理为挤压流动性底 鼓。首先, 两帮在垂直应力作用下被破坏; 其次, 在水平应力作用下挤压 底板岩体向巷道内流动。 3 根据不同的地质条件、 巷道底鼓破坏形式及程度, 选择相应的治 理方法,但最终从根本上治理底鼓应采用支护加固和卸压相结合的方 法, 因此, 应加强对巷道底鼓联合治理方法的研究力度。 4 影响底鼓的主要因素有底板围岩性质、 应力分布、 巷道断面和工 作面的开采强度等。 5 在满足通风要求的同时, 尽量减小联络横川的数量, 加大横川之 间的煤柱长度, 这样, 可以提高煤柱的整体强度, 减少巷道的底鼓量。 参考文献 [1] 康红普.软岩巷道底鼓的机理及防治[M].北京 煤炭工业出版社, 1 9 9 36 9 - 1 0 5 . 责任编辑 刘翠玲 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ 第一作者简介 崔珠文, 男,1 9 6 7年生,1 9 9 1年毕业于大同煤炭工业 学校综合机械化采煤专业, 助理工程师, 现任山西晋城无烟煤矿业集团 有限责任公司成庄矿白沙工区安全副队长, 山西省晋城市,0 4 8 0 0 6 . T h e Me c h a n i s mo f t h e I n f l u e n c e o f t h e D y n a mi c P r e s s u r e o n t h e H e a v i n g F l o o r a n d P r e v e n t i v e Me a s u r e s C U I Z h u - w e n A B S T R A C T F r o mt h e a n g l e o f t h e s t r e s s o f t h e w a l l - r o c k , t h i s p a p e r a n a l y z e s o n t h e m e c h a n i s mo f t h e o c c u r r e n c e o f t h e h e a v i n g f l o o r , a n d p r o b e s i n t o t h e m e t h o d s f o r t r e a t i n gt h e h e a v i n g f l o o r . K E YWO R D S h e a v i n g f l o o r ; d y n a m i c p r e s s u r e ; p r e v e n t i v e m e a s u r e 崔珠文动压影响巷道底鼓机理及防治措施本刊E - m a i l b j b m a i l . s x i n f o . n e t经验交流 2 7 2