近距离煤层采空区下导硐分区域式支护技术研究.pdf

第29卷第6期 2020年6月 中国矿业 CHINA MINING MAGAZINE Vol. 29 , No. 6 June 2020 近距离煤层采空区下导万同分区域式支护技术研究 钟传义S陈宁23姚强岭23 （1.皖北煤电集团公司任楼煤矿，安徽宿州234000； 2.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221116； 3.中国矿业大学矿业工程学院，江苏 徐州221116） 摘 要任楼矿II 7324N工作面上覆近距离煤层采空区，边临侧向采空区，存在导爾顶板条件差、支护困 难等问题。本文通过理论计算上煤层开采对层间岩体最大破坏深度为121 m,证明了导爾顶板的可锚性； 通过实测分析架棚支护顶板围岩破坏特征及导爾后段端头效应的影响，提出锚带网索配合注浆锚索分区 域式支护思路，并设计了合理的支护参数;通过数值模拟校验了方案具有可行性，最后开展了现场工业性 试验。现场实测数据表明分区域式支护方案能有效抑制围岩变形，改善围岩受力状态和结构特征，充分发 挥围岩的自承能力，该方案在近距离煤层采空区下导爾过程具有显著的支护效果（ 关键词近距离煤层；采空区；导爾锚杆支护；围岩破坏 中图分类号TD353 文献标识码A 文章编号1004-4051（2020）06-0159-07 Study on the regional support technology of the lower guide shovel in4 hegoafofclosecoalseam ZHONG Chua nyi1 , CHEN Ning213 , YAO Qia ngling213 （1. Renlou Coa l Mine, Wa nbei Coa l a nd Electricity Group Co. , Ltd., Suzhou 234000, China ; 2 Sta teKeyLa bora toryCoa lResourcesa ndSa fe Mining China University of Mining a nd TechnologyXuzhou 221116China; 3 School of MinesChina University of Mining a nd TechnologyXuzhou 221116China） Abstract Aiming a t the problem of support difficulties. In this pa per,the ma ximum depth of da ma ge of the interla yerrock ma ssis1 21 m bytheoretica lca lcula tion Thea nchora geoftheshovelroofisproved The da ma gecha ra cteristicsofthesurroundingrockoftheshedroofa ndtheendefectoftheguidingsectiona re a na lyzed Theinfluenceofthea nchorbeltmeshwiththegroutinga nchorca bleisproposed a nda rea sona ble supportschemeisdesigned Thefea sibilityoftheschemeisverifiedbynumerica lsimula tion Finalytheon- siteindustria ltestis ca rried out Thefield test da ta show tha tthe sub-regiona lsupportscheme ca n efectivelyrestra inthesurroundingrockdea tionimprovethestresssta tea ndstructura lcha ra cteristics ofthesurroundingrocka ndgivefulpla ytotheself-supportinga bilityofthesurroundingrock Thescheme ha sa significa ntsupportefectintheprocessofguidingthera ftundertheclosesea mofthecoa lsea m Keywords close-dista nce coa l sea m； goa f； guide ra ft； bolt support； surrounding rock fa ilure 收稿日期收稿日期2019-10-21 责任编辑责任编辑赵奎涛 基金项目基金项目国家自然科学基金项目资助（编号51874283）；江苏省自然科学基金面上项目资助（编号BK20161184） 第一作者简介第一作者简介钟传义（1974 性区分布范围 ，说明分区域式支护方 好地 导碉期间 的支护要求。 4现场工业性应用现场工业性应用 导碉期间每隔50 m随掘进头布置测站，监测 内容包括 、顶板离层、 圈，监测结 果如图10所示。 第6期钟传义，等近距离煤层采空区下导碉分区域式支护技术研究 163 ①17.8x5 000钢绞线； 021.6x6 300注浆锚索 ①22x2 200 左旋无纵筋等 强螺纹锚杆 图图7导帀同支护导帀同支护 Fig. 7 Guide support 1x7股钢绞线 ① 17.8x5 000 Zone Colorby Group Any 图图8导帀同支护模型图导帀同支护模型图 Fig. 8 Guided support model diagram 监测表明顶板累计下沉量为16 mm,两帮相 对移近量累计为24 mm,顶板和两帮变形量 E ;掘进初期 速 ，掘 测站 20 m后趋于稳定，变形速度稳定在0〜2 mm/d之 间，可知采 范围在20 m左右；掘进期间顶板 离层量为13 mm,离层范围很小，浅部离层量大于 部，纟 枕枕示数可知，存在的部分离层与 施工预紧力不 有关； 圈探测 顶板 部 的 性很好，仅浅部存在极少的裂隙且 发 不高，裂隙处可 凝固后的注浆体，总 体来看，7 m以下顶板保持了较好的完整性。 164中国矿业 第29卷 20 m 53.8 m c塑性区分布图 图图9数值模拟云图数值模拟云图 Fig. 9 Numerical simulation cloud image 监测结果反应出锚带网索配合注浆锚索的分区 域式支护方式 、高预紧力锚杆-锚索协同 护 下 得到了有效控制，特殊地段注 浆锚 护 成 , 分发挥该地 的自 ，有效保障了导碉 期间顶板的稳定。 5结论结论 1 针对n7s24N工作面处于近距离煤层采空 区下的现状，通 计算 层回采 对两煤层层间 的 屈服 为1.21m, 可知在层间距平均厚8 m采空区下导碉顶板具有 可锚性，为锚带网 护方 了 依据。 2 导 处于边临采空区侧向 的 影响范围，端头位于该范围，考虑端头 和 性的 ，提出导 浆锚 护的思路。 3 数 拟 导碉分区式支护的效果，结果 主要发 浅部 ， ；顶 板的 主要发 通支护段； 护段的破 ■两帮相对位移量 01-------1-------1-----1--------1-------1----1-------1------1-------1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 距掘进头距离/ni a 表面位移变化图 0.30 m 0.89 m 1.97 m c围岩松动圈探测图 图图10支护效果监测支护效果监测 Fig. 10 Support effect monitoring 第6期钟传义，等近距离煤层采空区下导确分区域式支护技术研究 165 坏主要发生在两帮、肩窝和底板；围岩总体破坏形式 为拉剪破坏，总体破坏程度小，支护可靠，证明了分 区域式支护方案具有可行性。 4通过现场工业性试验的监测结果可知，分区 域式支护后顶板下沉量16 mm,两帮移近量22 mm， 采动影响范围约为20 m,围岩变形量小；顶板围岩 整体完整性很好，仅在浅部存在个别不发育的裂隙， 表明分区式支护有效控制了围岩变形以及顶板的结 构性破坏;充分发挥了围岩的自承能力，证实了分区 域式锚带网索配合注浆锚索联合支护对困难条件采 空下导碉支护效果显著。 ■ 参考文献 1周楠，张强，安百富，等.近距离煤层采空区下工作面矿压显现 规律研究中国煤炭，2011,37248-51. ZHOU Na nZHANG Qia ngANBa ifu eta lStudyonthela w of mine pressure beha vior in the lower working fa ce of coa l sea m in close dista nce*. China Coa l,2011,372 48-51. 2*张炜，张东升，陈建本，等.极近距离煤层回采巷道合理位置确 定*中国矿业大学学报，2012,41182-18 ZHANG Wei, ZHANG Dongsheng, CHEN Jia nben, et a l De- termina tionofrea sona blepositionofminingroa dwa yinvery close dista nce coa l sea m [J*. Journa l of China Universty of Mining Technology,2012,41 “82-188. 3 *于永政，朱大浦，吴起，等.近距离采空区下回采巷道支护技术 研究*煤炭工程 201850243-45. YU Yongzheng,ZHU Da pu,WU Qi, et a l. Resea rch on sup port technology of mining roa dwa y in close-going goa f [J*. Coa l Engineering,2018,502 43-45. 4 *钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M*.北京煤炭工业出版 社，1984. 5 *史元伟，康立军坚硬顶板近距煤层刀柱与长壁联合幵采相互 影响分析*煤矿幵采1992227-32. SHI Yua nwei,KANG Lijun. Intera ction a na lysis of combined coa l sea m a nd longwa ll combined mining in ha rd roof [J*. Coa l Mining，1992227-32. [6*宋振骐.实用矿山压力控制M*.徐州中国矿业大学出版 社,988. [7 *刘志耀.贺西矿近距离煤层采空区下回采巷道布置优化[* 煤炭科学技术，2009 37 2426. LIU Zhiya oOptimiza tion ofthela youtofthenext mining roa dwa yinthegoa fofthe Heximine[J* Coa lSciencea nd Technology 2009 37 324-26 [8 *谷拴成，陈盼，王建文.近距离煤层采空区下工作面矿压显现 规律研究[*.煤炭工程，2014,46574-76. GU Shua ncheng, CHEN P a n, WANG Jia nwen. Study on the la wof minepressurebeha viorinthelower workingfa ceof coa lsea minclosedista nce[J* Journa lofCoa lEngineering 2014 46574-76 [9 *张标，桑聪，袁祥，等.近距离煤层采空区下掘进巷道过断层技 术研究[*中国矿业，2016,25 9194. ZHANG Bia o,SANG Cong,YUAN Xia ng,et a l Resea rch on crossingfa ulttechnologyoftunnelinginclosedista ncecoa l sea m[J* China Mining Ma ga zine2016 252 91-94 [10*田柯，田取珍.锚杆支护参数对巷道围岩稳定性影响研究[* 山 2011，31544-47 TIAN Ke，TIAN Quzhen Studyoninfluenceofboltsupport pa ra meterson sta bility ofroa dwa y surrounding rock [J* Sha nxiCoa l2011，31544-47 [11*李学良.基于FLAC3D的采动区覆岩破坏高度数值模拟研究 [J* 2012，311083-85 LI Xuelia ng. Numerica l simula tion of overburden destruction heightinmininga rea ba sedonFLAC3D[J* Coa lTechnology， 2012，311083-85 [12*何标庆.基于FLAC3 D的大型采空区群稳定性数值模拟分析 [J* 中国 矿业 2018 277 99-102 HE Bia oqing Numerica l simula tion a na lysis ofla rge goa f groupsta bilityba sedonFLAC3D[J* China Mining Ma ga zine， 2018 277 99-102