“三软”倾斜煤层沿空留巷巷旁支护技术的研究.pdf

——一 生塞塑塞 摘 要 本文通过理论分析，建立了倾斜煤层沿空留巷力学结构模型，分析了分别采 用机巷和风巷沿空留巷时顶板前期和后期对巷旁支护的作用规律，并通过力学求 解得到相应条件下的巷旁支护阻力求解公式。根据求解公式，选取不同的支护宽 度，计算出相应的巷旁支护阻力，以此选择合适的巷旁支护方式和支护体尺寸。 运用三维数值模拟软件FLAC3D，分别建立了机巷和风巷沿空留巷的三维数 值分析模型，分析了不同的支护宽度和支护材料对沿空留巷围岩控制效果，同时 对比分析了机巷和风巷沿空留巷时的围岩应力及位移分布。结果表明，采用风巷 留巷时巷旁支护体内部和煤帮深处约等于巷道宽度范围内出现较大应力集中；而 采用机巷留巷时，应力集中主要出现在煤帮深部，巷旁支护体内部应力相对较小。 就其原因，主要受煤层倾角的影响，采用风巷留巷时，顶板重力分量力矩有利于 顶板岩层回转下沉，导致顶板下沉量比机巷留巷时大，故其巷旁支护体内部及煤 帮深部应力集中程度也较高。 根据理论计算结果，对“三软”煤层条件下的叙永煤矿S1136工作面回风巷 和威鑫煤矿11902工作面机巷进行了沿空留巷巷旁支护方案设计。巷内已采用锚 杆+锚网索+喷浆联合支护，S1136风巷巷旁采用矸石装袋堆码4m宽的支护带， 11902机巷巷旁前100m采用砌筑3m宽的预制混凝土块墙支护，余下部分拟采用 柔性模袋+泵送矸石混凝土充填1．5m宽支护。 利用矿山废弃矸石作为充填骨料进行了泵送矸石混凝土的配比试验研究，结 果表明，采用1．0％掺量的高效泵送剂能有效改善混凝土的和易性，显著提高塌落 度和流动性，同时能加快混凝土凝结，提高早期强度；矸石混凝土的强度随水灰 比的降低而增大，通过标准试件单轴抗压强度试验表明，采用0．5水灰比，单位体 13．7MPa和20．8MPa，满足现场充填强度要求。以此确定了满足泵送性能及强度要 求的矸石混凝土合适配比。 现场工业性试验表明，采用矸石装袋堆码支护方式，由于支护体可缩性较大， 故前期顶板下沉量也较大，但随着矸石压实，强度增高，顶板下沉逐渐趋于平稳。 该支护方式基本能满足巷道支护要求，但巷道整体下沉量较大，需要采取一定的 修复措施；采用砌筑预制混凝土块墙支护方式，由于预制块强度高，前期顶板控 制良好，但由于支护体没有足够的可缩量适应顶板下沉，随着工作面推进，老顶 回转下沉导致支护体内部应力集中，最终使支护体出现裂纹直至破坏，引起留巷 后期顶板下沉严重。为此，下一步拟采用柔性模板+泵送矸石混凝土充填支护方式。 综合研究表明，柔性模板+泵送矸石混凝土充填支护方式结合了以上两种支护方式 的优点，且机械化程度高，作业人员的劳动强度低，适应矿井高产高效的需求。 关键词：沿空留巷，力学模型，巷旁支护，数值模拟，泵送混凝土 II —— 墨茎塑墨 ABSTRACT TllisaIticle amechaIlical t11rough也etlleoretical锄甜ysis， structuremodelof 妣l沁dcoalse弧0n w硒sct gob—side eaJlier 1ater en埘删ningup，aIlds诅ge孤d mlesofroofrock e翕．ecttonle stage roadside on supportconveyorroad【way髓d verniladon roadway roadside gob·side明缸yretainiIlgw船reSpectively觚alyzed，Ⅱlc resist