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神东孙家沟煤矿巷道支护模拟实验（通用版） Security technology is an industry that uses security technology to provide security servicesto society. Systematic design, service and management. （安全管理） 位： 名: 期： 编号：AQ-SN-0366 矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全神东孙家沟煤矿巷道支护模拟实验（通用版） 说明：安全技术防范就是利用安全防范技术为社会公众提供一种安全服务的产 业。既然是一种产业，就要有产品的研制与开发，就要有系统的设计、工程的 施工、服务和管理。可以下载修改后或直接打印使用。 1概况池家沟煤矿位于山西省保德县境内，主要开采8 #煤层，煤层厚度7. 05m,顶板为砂质泥岩，底板为细粒砂岩。 该矿为尽快建成高产高效矿井，在8 #煤层布置一个综采工作面，综采工作面连采道原支护方式为锚 杆一锚索联合支护，巷道宽5. 0m,高3. 3m,在掘进连巷时遇一长达 300nl的背斜，在背斜区域内，巷道顶板冒落严重，冒高达4~5m,表 现为锚杆一锚索支护不久即冒落，冒落岩层呈鳞片状，严重影响工 程正常施工。 2模型制作针对上述问题，在室内进行相似材料模拟试验，以便确定合理 矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全支护方式。本试验设计了两个模型，即锚杆一锚索超前支护和工字 钢支架支护。 1模拟条件(1)煤层及顶底板岩层力学指标，见表1。 表1煤层及顶底板岩层力学指标岩层名称 厚度/m岩石强度/MPa 备注6压 6拉砂质泥岩 11.2044.25 38节理、层理明显 矿山安全技术 I Mine Safety Technology矿山安全 8#7. 05 3. 621. 54 复合煤层，夹石1.21m细粒砂岩 7. 6749. 50 4.01节理、层理明显 (2)模型尺寸：2m卧式可加载平面模型架，见图lo 图1卧式可加载平面模型架2模型基本参数确定 (1)长度比：ciL二 LH 矿山安全技术 I Mine Safety Technology矿山安全 /LM=20 (2)强度比：a 6二 6 H / 6M=P H / P M? a L=36 (3)时间比： (4)煤层及顶底板强度换算：见表2。 表2煤层及顶底板强度换算表岩层名称 岩层厚度岩层强度/MPa 材料强度/MPa材料配比 矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全LH LM。压 。拉。压 。拉砂质泥岩 11.2056.0 44.2538 1. 2290. 094 9378 #煤层矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全05 562 1. 540. 101 0. 043527 细粒砂岩7. 67 38.449. 50 4. 10376 0.111873注：材料选择沙子、水泥、石膏。 (5)支护方式布置。锚杆一锚索选择超前支护布置，见图2。 矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全锚杆选用①20 A3圆钢锚杆，锚杆长2. 0m,锚杆方向与巷道推进方向夹角 50。。锚索选用屈服载荷27. 0t的钢交线，中间锚索长度为5. 2m, 两帮锚索长6. 0m,并以60°倾角分别向两帮倾斜。 图2锚杆一锚索支护方式布置。 工字钢支架支护棚间距1. 0m,顶板要求背板。 3模型的成型方式及层理和节理的模拟 目前模型成型方式有两种，砌块模型和捣固模型，本模型采用 捣固法，因为捣固模型具有完整性好，相似材料强度易于保持，位 移测量方便等优点。 为使制作模型尽量与原型相似，所以在模拟岩层的层理和节理 时，采用云母粉和石英砂作为分层界限，节理采用人工在模型上制 作成垂直或斜交的节理裂隙，并在界面上放入适量的云母粉和石英 砂。 4模型观测矿山安全技术 I Mine Safety Technology 矿山安全 (1)工字钢支架支护模型测得顶板下沉量为0. 4cm (原型8cm)o 顶板完整良好，无破坏痕迹，见图3。 图3工字钢支架支护顶板变化情况 (2)锚杆一锚索超前支护，顶板断裂高度20cm (原型400cm)。 直接顶破坏较严重，见图4。 图4锚杆一一锚索超前支护顶板破坏情况3结论 (1)工字钢支架支护能及时地的支护新暴露的巷道顶板，可使 连采机不退机就架设支架，使新掘巷道顶板完整，故在背斜区域采 用工字钢支架支护是可行的。 (2)锚杆一锚索超前支护原支护方式相比，解决了顶板局部随 掘随冒的缺点，顶板破坏及冒落情况有所好转。但与工字钢支架支 护相比，顶板断裂和局部冒落还