沿空掘巷围岩应力分布分析及掘进时机确定.pdf

337 科学管理 2020年第5期 沿空掘巷巷道围岩稳定性与留设的煤柱宽度、掘 进时机等有密切关联。合理的掘进时机不仅可以降低 巷道围岩维护难度，还可以提升巷道掘进效率[12]。文 中用数值模拟对沿空留巷工作面应力分布进行分析， 并合理确定掘进时机，以期能促进矿井生产效率的提 升。 1 工程概况 0913回风巷为沿着9号煤层底板掘进，9号煤埋深 在345450m，厚度3.7m，结构简单，赋存稳定。在 0913回风巷掘进范围内，顶底板岩性以砂质泥岩、 泥岩为主，具体见图1。0913回风巷断面为矩形，宽 5.2m、高3.2m，支护采用锚网索联合支护方式，并留 设的5m小煤柱上进行注浆以及表层喷浆。沿空掘巷围 岩稳定性于其受力环境密切相关，临近采面开采以及 巷道掘进会造成围岩应力重新分布，造成围岩破坏、 失稳甚至巷道顶板冒落。 图1 煤层顶底板岩性 2 模拟分析 构建的模拟 模型长、宽、高分别为100m，200m， 72m，沿空掘进巷规格为宽5.0m，高3.0m，预留5m小 煤柱，具体构建的模型见图2。 图2 数值模拟模型 2.1 巷道侧向应力分布分析 为了分析临近0912回采工作面开采对沿空留巷掘 进影响，在0912采面前后布置6个应力测线，具体为超 前采面20m，0m，采面后方-60m，-40m，-30m，- 10m，其中表示沿空掘巷迎头超前采面，-表示沿空 掘巷迎头滞后采面。具体得到的沿空掘巷范围内应力 分布见图3。 图3 沿空掘巷侧向范围内应力分布 从图中可以看出 1）由于受到0912采面回采影响，采面上覆岩层基 本顶弯曲下沉移动剧烈，造成采面后方采空区侧应力 集中系数较采面前方高。采面前方0及20m两条应力监 测线测出的垂向应力峰值为30MPa、26MPa，应力峰值 在1836MPa间波动。 2）侧向压力分布呈单峰值分布（不对称），侧向 应力峰值与0912采面采空区边缘距离在1618m间，侧 向应力分布按照应力大小可分为三个区间应力快速 增加区（距0912采面采空区边缘016m）、应力递减 区（距0912采面采空区边缘1625m）、应力缓慢降低 区（距0912采面采空区边缘2550m）。 2.2 巷道轴向应力分布 为分析0912采面开采期间对沿空掘巷巷道影响， 在0912采面前方80m至采面后方采空区-200m范围内 布置应力测线，对巷道轴向应力分布进行分析，具体 应力峰值沿着巷道轴向分布情况见图4。 从图中可以看出 1）当0913沿空掘巷工作面与0912采面交锋时，即 掘进工作面迎头与0912采面位于同一水平面上，沿巷 道轴向上，垂向应力峰值为30MPa，垂向应力集中系 数最大为2.95； 2）沿空掘巷工作面与采面相距-15048m范围 时，轴向方向上应力集中较为明显，采面采动动压影 沿空掘巷围岩应力分布分析及掘进时机确定 杨雷 山西焦煤汾西矿业高阳煤矿 山西 孝义 032306 摘要为避免临近采面动压以及沿空掘进工作面掘进压力叠加影响造成沿空掘巷工作面应力环境恶劣，围岩控制困难 等问题，采用数值模拟技术手段对0913沿空掘进工作面围岩受力环境进行分析，并根据沿空掘巷侧向以及轴向应力分布结 果，提出合理的巷道掘进时机，从而躲避临近0912采面动压影响。0913沿空掘巷工作面按照提出的掘进时机掘进，有效躲 避了0912采面动压影响，巷道围岩变形量在稳定范围内，确保了巷道掘进安全。 关键词沿空掘进 数值模拟 应力分布 掘进时机 动压影响 科学管理 338 2020年第5期 响明显，应力峰值位于采面后方20m位置，应力值达 到33MPa。 图4 应力峰值沿着巷道轴向分布 3 巷道合理掘进时机确定 根据上述模拟分析得知，0913沿空掘巷工作面与 0912采面相距-15048m时，采动动压影响明显，此 范围为动压影响显著区。在此范围内分布有3个应力 峰值，集中系数分别达到2.40、2.80以及3.32。为避免 0913沿空掘巷工作面掘机引起的应力与邻近0912采面 开采引起的动压叠加，恶化围岩受力环境，造成巷道 支护困难，在实际巷道掘进中将0913沿空掘巷沿掘进 方向划分为2个区段 区段1（J1J2）范围为0913沿空掘巷掘进至采面前 方70m时，停止巷道掘进，在此阶段应采取合理的围 岩控制措施，避免临近采面采动压力对巷道围岩造成 影响 区段2（J2J3）范围为0912采面与0913沿空掘巷相 距150m时，沿空掘巷巷道开始掘进，从而避免侧向采 动压力对巷道掘进影响。具体确定的沿空掘巷工作面 掘进时机位置关系见图4。 图4 沿空掘巷工作面与回采工作面采掘位置时空关系 4 结束语 1）采面开采引起上覆顶板岩层垮落下沉，从而侧 向方向上采空区后方应力集中系数较采面前方应力集 中系数高，侧向应力分布不对称分布；当0913沿空掘 巷巷道与0912采面相距-15048m时，采面动压影响 显著 2）根据沿空掘巷围岩应力分布情况，将0913沿空 掘巷掘进分为2个区段掘进，在0912采面前方70m以外 为J1J2段，次阶段基本不受0912采面采动动压影响， 巷道正常掘进；在超前0912采面70m及滞后采面-150m 范围时，沿空掘进巷道受到采面开采较大的动压影 响，因此，应停止掘进并强化巷道围岩控制，躲避临 近采面动压影响。 3）0913沿空掘巷工作面采取合理的巷道掘进时 机，减轻了临近0912采面动压影响，确保了巷道掘进 工作的高效开展，巷道在掘进过程中未发生由于动压 影响显著而导致的顶板冒落、巷帮显著移动等问题， 取得显著效果。 参考文献 [1] 孟祥军 . 基于基本顶断裂位置的综放沿空掘巷煤帮 支护技术 [J]. 煤炭科学技术， 2020， 48（01） 61-68. [2] 尹帅军 . 大采高沿空掘巷围岩动态演化及煤柱尺寸 设计 [J]. 煤， 2019， 28（10） 30-33. 响PLC系统的正常运行。为了避免这种情况发生，需 要在输人端与输出端设置隔离卡，将干扰信号彻底阻 断。与此同时，还要保证PLC输入卡与输出卡之间的 通道全面隔离。此外，420mA模拟量信号电缆需要使 用屏蔽电缆桥架，也可以使用钢质穿线管。 2 结束语 总而言之，在化工企业的生产过程中，PLC系统误 动作停车故障的排除是一项难度较大的工作。在具体 的工作中，需要不断积累相关经验，对故障产生原因 进行分析，采取针对性的解决对策，对PLC系统误动 作停车故障进行有效的预防与处理。 参考文献 [1] 刘学 .PLC 过程控制的故障特点与排除措施分析 [J]. 科技创新导报 .2013（34） ， 61-62. [2] 姚杰， 李莉虹 .PLC 控制系统在化工安全联锁系统中 的应用及可靠性分析 [J]. 机电信息， 2013（21） 37-38. [3]王承纲.化工装置PLC控制应用故障分析与处理[J]. 化工设计通讯 .2016（8） ， 5257. 作者简介 杜永 （1982-） ， 男 ， 助理工程师， 在读函授本科， 研究方 向 化工仪表的选型和调试安装和维护。 （上接第302页）