二次掘进下大跨度开切眼支护技术研究

• 作 者: 胡跃龙
• 出 处: 辽宁工程技术大学
• 发表日期: 2020年07期
• 关键词: 煤矿开采 围岩变形 数值模拟 大跨度开切眼 二次掘进

综采工作面开切眼是煤矿安全生产的重要组成部分,主要用于安装与工作面回采相关的设备。确保开切眼的稳定性及安全,对于综采工作面内的设备以及工作面的回采具有重要的意义。开切眼由于其断面跨度大,容易引发顶板冒落、帮部挤出、底板鼓出等问题,导致开切眼在服务期间需要多次重复维修,影响工作面的顺利回采、井下设备的正常工作和工作人员的安全。本文以南阳坡矿5^#307盘区8702工作面大跨度开切眼为研究对象,采用现场地质调察、室内实验、理论分析与计算、数值模拟分析、现场监测和拟合分析,对宽9.30m（10.5m）、高3.80m的开切眼围岩应力、位移变化规律进行了研究。主要研究成果如下:（1）采用普氏平衡拱理论确定了开切眼松动围岩压力的大小;通过顶板岩梁结构力学分析确定了锚固岩梁的最小高度为3.15m,为方便综采设备安装最终取为3.8m。（2）通过无支护条件下FLAC^3D数值模拟分析,可知无支护条件下开切眼变形量很大,单一支护无法控制围岩变形,需采用锚杆锚索金属网联合支护的形式;开切眼帮部变形量基本相等,帮部支护可以采用相同的支护参数进行布置;开切眼左帮顶板与开切眼右帮顶板变形量基本相同,顶板可采用相同的支护参数,且支护参数必须满足开切眼右帮顶板的要求;底板变形量很小,在实际支护方案中底板无需进行支护;在开切眼、刷扩开切眼四个角部出现应力集中等情况,在支护方案设计时,四个角部支护需打倾斜锚索（锚杆）,包括顶板和帮部均需要打倾斜锚索（锚杆）。（3）通过现场监测分析可知,顶板离层量很小,满足工程安全的要求;监测的围岩表面位移收敛量与支护条件下数值模拟的变形量相差不大,支护达到预期效果;锚索轴力由于预紧力不同锚索轴力差别较大,但均小于锚索锚固力,支护结构仍具有一定的安全储备,支护方案能确保开切眼的稳定,保证综采工作面的顺利回采。（4）通过拟合分析可知,围岩位移量遵循曲线:y=A₂+（A₁-A₂）/(1+e^{（x-x₀）/dx}),开切眼位移量呈“L”型分布,刷扩开切眼位移量呈“S”型分布。该论文有图90幅,表12个,参考文献70篇。