鑫源煤矿巷道支护方案和参数合理性实测分析.pdf

煤炭与化工 Co a l a n d Ch emica l In d ust r y 第43卷第6期 2020年6月 Vo l .43 No .6 Jun . 2020 采矿与井巷工程 鑫源煤矿巷道支护方案和参数合理性实测分析 冯■强 山西煤炭运销集团三元石窟煤业有限公司，山西 长治047500 摘要为分析鑫源煤业巷道支护方案和支护参数的合理性，采用现场实测的方法进行研究。 首先针对巷道地质和采矿条件设计了科学合理的现场巷道位移和应力监测方案。整理现场监 测数据，绘制出位移与时间变化曲线和应力与时间变化曲线，分析巷道掘支后的顶底板位移 和两帮位移，以及顶板和两帮锚杆锚索的受力情况。通过现场实测巷道顶底板位移和锚杆锚 索受力，分析巷道支护效果，从掘支稳定后的位移曲线和受力曲线的协调同步性可判断支护 效果良好。通过现场监测和经验判断，巷道围岩变形量得到了有效控制，可为类似条件下巷 道围岩稳定控制提供借鉴和参考，具有推广应用价值。 关键词巷道支护；支护参数；支护方案；现场实测分析 中图分类号TD353 文献标识码B 文章编号2095-5979 2020 06-0001-04 Roadway support scheme and parameter rationality measurement analysis of Xinyuan Mine Fen g Yiqia n g Sanyuan Shiku Mining Indust ry Corporat ion Lt d., Changzhi 047500, China Abst r a ct In o r d er t o a n a l yze t h e r ea so n a bl en ess o f t h e r o a d wa y suppo r t sch eme a n d suppo r t pa r a met er s in Xin yua n Min in g In d ust r y, fiel d mea sur emen t s wer e used t o co n d uct t h e st ud y. Fir st l y, a scien t ific a n d r ea so n a bl e o nsit e r o a d wa y d ispl a cemen t a n d st r ess mo n it o r in g sch eme wa s d esig n ed fo r t h e r o a d wa y g eo l o g y a n d min in g co n d it io n s. Aft er so r t in g o ut t h e fiel d mo n it o r in g d a t a , t h e d ispl a cemen t a n d t ime ch a n g e cur ve a n d t h e st r ess a n d t ime ch a n g e cur ve wer e g o t t o a n a l yze t h e d ispl a cemen t o f r o o f a n d fl o o r a n d t h e d ispl a cemen t o f t wo sid es o f r o a d wa y, a s wel l a s t h e st r ess o f r o o f a n d a n ch o r ca bl e o f t wo sid es o f bo l t . By mea sur in g t h e d ispl a cemen t o f t h e r o o f a n d fl o o r a n d t h e st r ess o f t h e a n ch o r a n d a n ch o r ca bl e o n t h e spo t , t h e suppo r t effect o f t h e r o a d wa y wa s a n a l yzed . Fr o m t h e co o r d in a t ed syn ch r o n iza t io n o f t h e d ispl a cemen t cur ve a n d t h e st r ess cur ve a ft er t h e exca va t io n is st a bil ized , wit h g o o d suppo r t effect . Th r o ug h o n -sit e mo n it o r in g a n d empir ica l jud g men t , t h e d efbn n a t io n o f t h e sur r o un d in g r o ck o f t h e r o a d wa y wa s efiect ivel y co n t r o l l ed , wh ich ca n pr o vid e r efer en ce a n d r efer en ce fo r t h e st a bl e co n t r o l o f t h e sur r o un d in g r o ck o f t h e r o a d wa y un d er simil a r co n d it io n s, wit h a ppl ica t io n a n d pr o mo t io n va l ue. Key wo r d s r o a d wa y suppo r t ; suppo r t pa r a met er s; suppo r t sch eme; fiel d mea sur emen t s a n d a n a l ysis 关于巷道围岩控制和巷道支护方案及参数优化 一直是采矿工作者的研究重点，也是矿山生产技术 人员关注的热点。由于井下巷道既是生产物资通 道、资源运输通道，也是井下人员的生命通道，所 以井下巷道支护效果、巷道稳定性显得尤为重要。 对矿井事故的数据进行梳理，发现巷道内发生各类 事故占矿井井下事故总数60左右。此次主要对 巷道掘支后的巷道稳定性进行研究，目的是判断巷 道选择的支护方案和支护参数的合理性。 1概况 鑫源煤业井田形状为一北东-南西向的刀把 责任编辑任伟 DOI 10.19286/ k i.cci.2020.06.001 基金项目国家自然科学基金51274106 作者简介冯一强1983-,男，山西长治人，助理工程师。 引用格式冯一强.鑫源煤矿巷道支护方案和参数合理性实测分析[J].煤炭与化工，2020 , 43 6 1-4. 1 2020年第6期 煤炭与化工 第43卷 形，北东-南西长3 285 m,北西-南东宽1300 1 800 m,面积3.722 1 k m。批准开采8-15下号煤 层，标高1 225 889.95 m,生产能力60万t /a , 2015年8月份核定生产能力120万t /a。 在矿井生产和采掘过程中巷道掘支一直是鑫源 煤矿长期关注和重点保障的环节。巷道矿压监测数 据信息及时反馈，修改初步支护方案，使支护方案 趋于完善是进行巷道动态支护设计的基础。在现场 工程中为了分析新支护方案对围岩控制的效果，在 底抽巷掘进过程设置测站，对矿压数据进行周期性 监测，以监测数据为基础对新支护方案的工程质量 进行分析评价。 2监测方案 在巷道掘进过程中，每间隔50 m布置1个测 站，共布置矿压测站3个，如图1所示。每个测站 的观测周期不得低于90 d ,进行监测的数据主要有 复合顶板煤巷顶板下沉量、两帮移近量及锚杆锚索 工作阻力的时间变化规律等。 测站一 测站二 测站三 I- -1.1 U j IF ,4F SKF-；卫r Zi| I 50 m 50 m」.，50 m 图1巷道矿压测站布置示意 Fig . 1 Ar r a n g emen t o f min e pr essur e mea sur in g st a t io n s in r o a d wa y 3支护效果分析 巷道掘进期间，按照设计支护方案进行施工, 并对巷道表面位移采用十字布点法进行数据监测, 同时对锚杆锚索工作阻力进行监测分析。巷道位移 监测结果如图2所示。 O O 2020 40 40 1 2 3 1 2 3 站站站 测测测 0 10 20 30 40 50 60 70 监测时间/d b两帮变形 ・测站1 ・测站2 9测站3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 监测时间/d a 顶板变形 80 90 图2巷道表面位移变化时间曲线 Fig . 2 Time cur ve o f r o a d wa y sur fa ce d ispl a cemen t ch a n g e 从图2中的巷道表面位移时间变化曲线可知， 从图2 a 中可以看到测站1的位移量最大， 测站2位移量最小，测站2的位移量居中；从图 2 b中可以看出测站3位移量最大，测站1位 移量最小，测站2的位移量居中。从时间轴的变 化发现，巷道掘进支护完成40 d后，围岩变形趋 于稳定；巷道顶板最大下沉位移为46 mm、两帮 最大移近量为29 mm,巷道整体变形量较小，稳 定性好。 锚杆锚索受力曲线如图3图8所示。 N W S S 监测时间/d a 顶板 监测时间/d b两帮 号号号号号号号号 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 图3测站1锚杆工作阻力时间变化曲线 Fig . 3 Va r ia t io n cur ve o f wo r k in g r esist a n ce t ime o f a n ch o r r o d in st a t io n 1 2 冯一强鑫源煤矿巷道支护方案和参数合理性实测分析2020年第6期 20 00 80 60 40 20 00 80 60 40 20 。 2 2 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 监测时间/d b两帮 5 s i 一号号号号号号号号 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 a 顶板 s s i 图4测站2锚杆工作阻力时间变化曲线 90 60 o o O o o O 8 5 2 8 5 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 号号号号号号号号一 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 O O Fig . 4 Va r ia t io n cur ve o f wo r k in g r esist a n ce t ime o f a n ch o r r o d in st a t io n 2 号号号号号号号号 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 监测时间/d a 顶板 监测时间/d b两帮 图5测站3锚杆工作阻力时间变化曲线 Fig . 5 Va r ia t io n cur ve o f wo r k in g r esist a n ce t ime o f a n ch o r r o d in st a t io n 3 o o o o o O o o o o o O 6 4 2 0 8 6 6 4 2 0 8 6 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 1 1 号号号号 1 2 3 4 1 2 3 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 监测时间/d a 顶板 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 监测时间/d b两帮 图6测站1锚索工作阻力时间变化曲线 Fig . 6 Va r ia t io n cur ve o f wo r k in g r esist a n ce t ime o f a n ch o r ca bl e in st a t io n 1 3 2020年第6期 煤炭与化工 第43卷 N E W *耀 N E W *耀 号号号号 1 2 3 4 1 2 3 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 监测时间/d a 顶板 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 监测时间/d b两帮 图7测站2锚索工作阻力时间变化曲线 Fig . 7 Va r ia t io n cur ve o f a n ch o r ca bl e wo r k in g r esist a n ce t ime in st a t io n 2 号号号号 1 2 3 4 1 2 3 4 o o o o o o o o o o o o o o 6 4 2 0 8 6 4 6 4 2 0 8 6 4 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 监测时间加 a 顶板 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 监测时间A1 b两帮 图8测站3锚索工作阻力时间变化曲线 Fig . 8 Va r ia t io n cur ve o f wo r k in g r esist a n ce t ime o f a n ch o r ca bl e in st a t io n 3 从图3 图8锚杆锚索工作阻力变化时间曲线 可知，锚杆锚索可同步受力，先增加后趋于稳定, 与围岩变形时间曲线一致。说明锚杆和锚索可协同 承载，对围岩内部结构面的离层和滑动等非连续变 形控制效果好，有利于实现大、小结构叠加耦合, 使支护结构与围岩形成统一的承载体，充分发挥围 岩的自身承载能力，保证巷道围岩稳定。巷道掘支 后锚索受力普遍大于锚杆受力，而且掘支稳定后锚 杆锚索的受力稳定时，巷道围岩变形达到稳定状 态，表明支护方案和支护参数的选择科学合理。 4结论 1 通过现场实测巷道顶底板位移和锚杆锚 索受力，对巷道的支护效果进行了分析，从掘支稳 定后的位移曲线和受力曲线的协调同步性，可判断 支护效果良好，支护参数和支护方案的选择合理。 2 通过现场监测和经验判断，巷道支护方 案有效控制巷道围岩变形，为类似条件下巷道围岩 稳定控制提供借鉴和参考。 参考文献 [1] 黄晓程，张松波，邓昌福，等.前排倾斜桩参数对双排桩支 护效果影响分析[J].施工技术，2020 , 49 1 29 - 32, 37. 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