研究技术支持超大型部分削减了大采高工作面

文摘

支持问题的特大部分削减了大采高工作面,1105年减少飞行员商会Zhaogu 2号,屋顶层结构检测和地层运动规律进行了研究。结果证明断裂区域集中,逐渐稀疏的断裂区域,定期和罕见的断裂区域分布从表面到深层的屋顶面积1105,和更少的顶板岩层的断裂存在于3.5米以上,和屋顶层4 - 6米的范围内是稳定的。提出长螺栓和有线电视综合配套技术和优化设计方案应用理论计算和计算机数值模拟。方案已经应用在1105年Zhaogu 2号特大部分削减我的。监测结果表明,该方案可以有效地控制巷道的围岩,和支持长螺栓具有良好的效果。

1。介绍

随着煤矿高产高效工作面推进,进一步提高机械化程度,特别是大型矿业的使用高度,工作面设备变得越来越大,和开放的工作面也增加,从而增加支持和维护的难度。支持超大型截面的问题公开削减已成为煤矿安全领域的一个重要问题(1- - - - - -11]。在技术方面,研究岩爆的预防和控制措施也在不断改进,和减压方法都取得了长足进步。各种方法已经成功地用于防止国内外岩爆(10,12,13]。在这项研究中,煤巷道的大直径钻孔卸压机理和合理参数将开展进一步的研究。同时,分析了布局方向,直径、孔间距、井深参数,和他们的大直径钻孔的合理组合,以便提供极其重要的理论支持的实际应用和推广大口径钻孔卸压技术,具有很大的实际应用价值。

2。项目概述

1105工作面是第一大采高工作面Zhaogu 2号矿,与海拔636−−618米,是一个典型的深埋的布局。2号煤层主要是在1105年的大型矿业开采工作面高度。2号煤层的平均厚度为6.32米。错误的屋顶主要是泥岩、碳质泥岩小于0.5米,仅分布在这个区域和采矿普遍下降。直接顶板的厚度一般是1.0 - -6.5米,屋顶以泥岩为主,占70%的煤炭支承面积。砂岩的分布面积约20%的煤炭支承面积和砂质泥岩占煤炭支承面积的15%。旧的屋顶厚度0.94 - -19.85米,平均厚度7.46米沙泥岩。屋顶的机械强度砂岩中,泥质粉砂岩和中低,属于屋顶与中低管理学位。第二个煤层的地板是由泥岩、砂质泥岩厚度为9.1 - -17.27米,平均为12.84 m。综合煤和岩石的层工作面图所示1。

断路的1105工作面是一个矩形截面的设计长度180米,高4.62米,一个正常的部分宽度9.2米,和一个鼻子和尾巴部分宽度10.2米。在隧道施工过程中,小段导硐应当隧道第一,宽度是4.8米,和支持安装前应扩展到正常的部分。

3所示。1105特大部分开放的支持机制

3.1。好顶板岩石结构的检测

顶板岩层的厚度和强度对顶板稳定性有重要的影响,但由于成煤环境复杂性和地质变化,不同位置的顶板岩层厚度和强度会产生一个很大的变化;为了得到1105年削减的屋顶地层结构特点,十三屋顶检测钻孔统一安排指导隧道的下脚料,和岩石结构偷窥仪器用于检测屋顶分层,层厚度、岩石裂缝,岩性为以后的设计提供基础不合标准的支持。顶板岩层的精细检测结果表明,岩性在10米以上的屋顶1105缺口相对简单,下部与低强度和低凝聚力,砂质泥岩,上部是细砂岩;沿轴向方向,砂质泥岩层屋顶两端比中间的一部分切薄,和细粒度的砂岩层比中间略厚。有许多裂缝浅屋顶的一部分。屋顶是表面越近,越破碎围岩。从屋顶的表面到深的部分,有不同的特征,如密集的断裂带,稀疏的断裂带,罕见的断裂带。在大多数水井,上述骨折3.5并不是特别明显。基于上述岩石结构特征、锚杆的长度应该增加刷截面后,上方和锚固端应该扩展裂缝密集的区域,以确保稳定的屋顶浅裂隙密集的地区。

3.2。屋顶上的岩层运动定律指导隧道

指导隧道的开挖后,原设计方案采用的联合支持螺栓和电缆。螺栓规格20毫米×2400毫米螺纹钢树脂螺栓,螺栓顶部之间的行间距为800 mm×800 mm,锚电缆规格是21.6毫米×8250毫米锚索,行间距为1600毫米×1600毫米。巷道的开挖后,围岩的应力在屋顶上转移和集中,分层的屋顶是容易分离失败后变形。为了掌握分离故障区域指导隧道的截止剪切和法官的支持作用,螺栓(电缆)参数,优化并确定合理的锚杆长度获得基本的字段数据。建立岩石运动测量站的屋顶上指导隧道和安装2.0米,4.0米,6.0米,10.0米在每个测量站。观察基础分在不同的深度。multibase位移的监测曲线导硐的屋顶图所示2。

监测数据表明,屋顶的整体变形之后迅速增加的裸眼井指导平硐和逐渐减慢。20 d后,屋顶的变形稳定在150毫米左右。屋顶的变形主要发生在4米深的屋顶,约占80年的整体变形的屋顶。其中,屋顶的位移2 - 4米的范围约为50毫米因为普通短螺栓不足够长的时间控制在这个范围内岩层的稳定性。屋顶的位移岩石4 m的范围接近配合岩石的位移在6米的范围,和位移变化趋势是同步的,这表明4 - 6米的岩层在1105年截止的屋顶是相对稳定的。锚杆是扩展到一系列4 - 6米,和大量的岩层位移4米的范围内悬浮稳定的岩层。机械计算顶板岩石梁的稳定。巷道开挖后,屋顶将弯曲和水槽在一定程度上的作用下上覆地层负荷。随着巷道的增加部分,屋顶将增加的总沉降和稳定性将大大减少。最终跨度简支梁的材料力学公式用于计算巷道顶板的下沉量,并建立坐标系,如图3。左和右铰链的挠度边界条件的支持是等于零。

梁的弯矩方程 在哪里米梁的弯矩,问是上覆地层的负载,l是岩石梁跨度。

代入公式(1)的近似微分方程直梁的挠度曲线: 在哪里梁的挠度的二阶导数,E是顶板岩体的弹性模量,我是屋顶的惯性矩的岩石。

顶梁的挠度曲线方程

因此,判断,最大挠度梁跨度的必须在中间,即在x= 1/2。在这个时候,

作为顶板岩石梁的高度不变,屋顶的惯性矩岩石梁跨度成正比l岩石的梁,即

用方程(5)方程(4),也就是说,一块岩石梁的最大挠度与巷道顶板

它可以看到从方程(6)的最大下沉变形巷道顶板巷道跨度的第三力量成正比l。1105年截止前的变形监测数据表明,屋顶的指导方法是约150毫米,这是延长正常。截面后,顶板的变形开放削减将增加的6 - 9倍,和顶板的安全不能得到保证。因此,对于特大型截面开放的支持,有必要安装一个列等采取措施减少。

4所示。大部分开放削减支持计划

4.1。数值计算的长螺栓支持计划

使用FLAC数值模拟软件计算和比较的长螺栓的支持效果支持方案和原指导隧道支护方案和进一步研究围岩的变形位移和应力分布的特大部分断路。建立计算模型在1105年削减,削减长度是180米,平均煤层的厚度是6.32米。器部分是长方形,宽9.20米,高4.72米。减少双方的固体煤。计算模型选择x设在方向沿工作面推进方向和y设在方向垂直的方向。在x设在方向,向左50米的巷道中心线和50米。的方向y设在,36.5对岩层顶部,添加一个均布荷载的上限,并采取30.0底部岩层。本构关系的围岩切孔采用莫尔-库仑模型。煤和岩石的力学参数模型给出了表1。图4塑造的是一个模拟图区域和围岩应力分布与不同长度的螺栓。

数据4(一)和4 (b)显示的最大塑造区域顶板中间的原始支持计划是5米,和顶部的塑造范围板块附近的两家银行逐渐小于中间。由于许多裂缝浅眼屋顶的一部分,岩石强度降低,压力在2 m从屋顶达到10 MPa,和3.2 6 m达到20 MPa的压力。图4 (c)失败表明,塑料附近顶板的双方只有2米,和塑料的失败顶板中间的削减达到4米,也就是1米小于塑料失败当使用普通螺栓(图范围4 (d))。这表明随着顶板之间的距离增加,压力明显上升。10 MPa的压力上升1 - 2米的范围,达到22.5 MPa以上6.2米。

上述分析表明,围岩形成区域的长螺栓支持计划小于围岩形成区域的原始计划。普通螺栓都位于塑性区,虽然可以将长螺栓固定在稳定岩层塑性区。

4.2。1105年特大部分开放削减支持计划

根据顶板岩层的检测的结果和数值模拟岩层运动,1105年援助计划的超大型节打孔超长锚杆和锚索结合行确定单支柱。(1)屋顶支持:截止指导隧道采用21.6毫米的屋顶构造6锚棒,如图5(一个)。此外,两排单柱子竖立支撑屋顶。断路后顶板放大,采用20毫米×5000毫米超长螺栓行间距为800毫米×800毫米,顶部是由每一行7螺栓;锚电缆中间的断路除了锚电缆用于指导隧道的屋顶。此外,16毫米×12000毫米钢筋锚安装电缆,行间距为1600 mm×1600 mm,托盘的12毫米×400毫米×400毫米,12毫米×200毫米×200毫米×200毫米钢板,和50毫米×200毫米。用木垫在一起。同时,建立两排柱子支撑屋顶。(2)莱恩支持:螺栓规格20毫米×2400毫米螺纹钢树脂螺栓、行间距为700毫米×800毫米,每一行是由6个螺栓。如图5 (b)w型的托盘是由钢带和10毫米×150毫米。使用150毫米锚杆托盘与锚杆、钢梯碎秸网。金属网与5.6毫米钢筋焊接,筛孔尺寸900毫米×1700毫米,重叠网格的100毫米,每个网格与14^#导线。(3)补充材料:每个螺栓顶部使用一个Z2360树脂锚固剂和一个CK2360树脂锚固剂;每个地脚螺栓使用一个Z2345树脂锚固剂和一个CK2345树脂锚固剂;使用的每个锚两块Z2360树脂锚固剂和两片CK2360树脂结合剂。14毫米的钢梯是圆钢酒吧、钢梯的长度是4160毫米,宽度是70毫米。

5。支持效果监测

5.1。位移监测开放的屋顶

为了主人的活动规则和支持影响围岩控制的长螺栓和锚索支护方案和提供数据的进一步改善和优化支护参数在未来,观察围岩表面位移的扩展墙施工过程中正常的部分。从图可以看出6后的二次建设截切采用长锚杆和锚索支持计划,整个屋顶变形小,截切的位移接近尾声的采矿巷道大于顶部位移中间的截切结束并关闭运输巷道。变形成为稳定当变形达到约90毫米,和屋顶变形中间的削减(90米距离运输巷)时便成了稳定达到75毫米,小于指导隧道的变形屋顶的削减(约150毫米)。

5.2。塑性区和应力分布的模拟图生成的岩石

在施工过程中从削减到正常部分,超长螺栓使用的支架阻力监控。在图7,1^#,2^#,3^#长螺栓支撑阻力曲线的长螺栓的中心在10米,90米,150米距离运输巷道。的初始锚固力extralong螺栓在50 - 100 kN的范围,和它开始接受力稳定当它达到大约100 - 150 kN,和整体支持效果好。

6。结论

(1)根据岩石结构的精细探测和研究岩层运动定律,超大型的屋顶部分的浅骨折1105 Zhaogu 2号我人口发展,上述骨折3.5逐渐稀疏,基本上是没有分离的天花板4 - 6米的范围内。为了确保稳定的岩层,长螺栓应该用于锚的浅层围岩稳定的岩层。(2)超长螺栓结合锚索支护技术有效地控制围岩变形的超大型截面Zhaogu 2号,解决支持问题Zhaogu超大型横截面的二号矿井。(3)超长螺栓结合锚索支持技术适用于巷道围岩控制的困难,如巷道破碎的悬顶面积大的交集的浅部分大的部分。这种技术具有较强的针对性和广泛的应用范围。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

引用

1. 问:刘和g·谢”,研究和应用锚网(电缆)支持大截面打孔深井,”中国煤炭,35卷,不。7日,2009年。视图:谷歌学术搜索
2. 崔h . y .胡,“开放性大采高工作面,削减支持计划”煤矿安全,44卷,不。2、2013。视图:谷歌学术搜索
3. 杨y . h . Wang, j . Xi”研究和应用锚网(电缆)支持技术与复合屋面大跨度截止洞,”中国煤炭,卷2011,不。2,59 - 62年,2011页。视图:谷歌学术搜索
4. a . j . Li Li, g .王”研究露天煤矿巷道锚杆支护技术大部分,“煤炭工程,没有。3,2010。视图:谷歌学术搜索
5. y . h . Wang Chen和d .张”相结合的支持和影响分析的大型开放性削减部分,“中国煤炭,没有。9日,2010年。视图:谷歌学术搜索
6. 谢,f .他和张,“结合露天矿桁架支持技术和断面复合泥岩顶板锚索,”中国矿业,17卷,不。9日,2008年。视图:谷歌学术搜索
7. l .兴螺栓(电缆)支持技术研究大跨度露天矿道路、西安科技大学、西安,中国,2008。
8. f . y . Wang Wei, j .呗,”断面露天的支持完全机械化采空区下开采面临的技术,”煤炭科学技术,39卷,不。6、2011。视图:谷歌学术搜索
9. s . j . Wang, w·魏j . Zhang和z的歌,“绘图机制前煤长壁放顶煤开采过程高瓦斯):20年的文学评论,”国际煤炭科学技术杂志》上,2021年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. d . z, s . j . Pu g . y, z h . Cheng和y . Liu”协调变形机制gob-side条目的最高煤炭和灌装机构保留在一个完全机械化屈服的脸,“国际地质力学杂志,21卷,不。4、文章ID 04021030, 2021。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. j·f·卢,f .问:高,j·h·杨et al .,“采动应力场的演化特征在长壁板:见解从物理建模、”国际煤炭科学技术杂志》上,2021年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. 江z, k Lei,刘“螺栓和电缆支持技术thick-top煤和大跨度open-off削减,”煤矿安全,43卷,不。2、2012。视图:谷歌学术搜索
13. h·刘,材料力学,高等教育出版社,北京,中国,第四版,2003年版。

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