试论采空区近距离煤层采空区下回采巷道支护力学过程学位

论文导读：
摘要：通过分析回采巷道的支护力学过程，提出合理的支护工况，确定相应的支护参数，研究其支护的可靠性和支护效果，更有效地促进巷道掘进期间的安全生产。
关键词：回采巷道 支护效果 支护力学
1 概述
通过大型的有限差分程序FLAC3D来做模拟计算，目的是测试注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管支护形式是否具备可靠性，检验其支护效果如何。结果显示，对于93下05工作面上顺槽（该顺槽位于93上07工作面下部）来说，该支护形式的效果良好，具有可行性。
2 支护力学过程分析

2.1 三维模型的建立

93下05工作面上顺槽模型的基本构成是六面体单元，共划分69800个单元，75030个节点，计算范围为长×宽×高=55m×12m×30m。该模型底部固定，侧面水平移动受到限制。在锚杆的选择上，采用cable单元模拟锚杆。不同的模拟锚杆所采用的模式不同。普通左旋等强锚杆采用端锚模式，注浆锚杆为全锚模式；采用pile单元模拟底角锚管，充分利用其抗弯性能；工字钢双棚可以用beam单元进行模拟；金属网可以用shell单元进行模拟，并且通过beamnode与shellnode之间的链接，在beam与shell之间建立接触关系。用弹性支撑体来模拟采空区冒落矸石。

2.2 模拟计算结果分析

2.1 位移场分布规律分析（如图3）

由图2.3（a）、（b）可以看出，在用注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管对上顺槽进行支护的情况下，巷道在掘进的过程中的整体控制较好，具体各项数据为：顶板最大下沉量为36mm，煤柱侧帮部有25mm位移，底板位移量最大为48mm，工作面侧帮部出现6mm位移。针对非工作面侧及顶板的碎裂围岩，通过采取有效的加固措施，将围岩可能出现的变形限制在了可控范围内。巷道因为上覆及邻近采空区及煤柱的影响出现位移，其变形在总体上是非对称性的，主要表现在两个方面：一是顶底板呈现出非对称性的垂直位移；另外，在位移量上，非工作面侧的帮部的位移要大于工作面侧的帮部的位移。

2.2 破坏场分布规律分析

从图2.4可以看出：在对巷道掘进过程中，对碎裂围岩用注浆锚杆的浆液进行加固处理。在此基础上，注浆锚杆会对加固圈内围岩会起到主动支护的作用。由于实现了对巷道塑性区的发展的限制，最大限度减小了围岩变形量，有利于保持巷道的稳定性。

2.3 支护体受力分析

由图2.5可以看出，对锚杆施加6t的预紧力，支护体最大受力可以达到13t。非工作面侧，顶板与岩源于：论文格式模板www.7ctime.com
层倾斜方向垂直的锚杆也承受了较大的受力。采用注浆锚杆对顶板及非工作面侧实施加固处理后，使得顶板及帮部的围岩获得了均匀的受力，限制了其变形量。底角锚管在控制巷道底臌方面发挥的非对称性作用，主要表现在其在非工作面侧承受了较大的受力。根据底角锚管的剪力、弯矩，验证了其抗弯刚度的有效性。所以，在对巷道底臌进行控制上，底角锚管发挥了非常重要的作用。
3 结语
综上所述，注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管的支护方式可以对巷道围岩的变形实施有效控制，其优越性也在支护体的受力均匀程度上得到了体现。实际应用证明，在对掘进过程中的围岩变形进行控制方面，这种控制方式是切实可行的。
参考文献：
刘波，韩彦辉.FLAC原理、实例与应用指南.北京：人民交通出版社，2005.
王金安，谢和平，M.A.Kwasniewski.建筑物下厚煤层特殊开采的三维数值分析，岩石力学与工程学报，1998，18（1），12-16.
[3]钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制.北京：煤炭工业出版社，1991.
作者简介：岳宁（1978-），男，中国矿业大学（采矿工程）毕业，现任兖州煤业股份有限公司南屯煤矿生产技术科科长、防冲办主任。