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★ 矿井安全卫生 ★

大柳煤矿深部软岩巷道支护技术数值模拟研究

李治(zhi)祥1,王福(fu)奇1,田斌(bin)1,吴军1,经来旺2,张瀚文(wen)3

(1. 华亭煤业大柳矿井较少我司,青海省省平凉市,744100;2.江苏工院大家光电科技和力物实训基地,江苏省淮南市,232001;3. 江苏工院大家深部矿井采动出现异常与伤害控防国内侧重点实践室,江苏省淮南市,232001)

摘 要 针对(dui)西(xi)部(bu)地区软岩(yan)巷(xiang)道(dao)变形量(liang)大、底(di)(di)鼓严重的问题,以(yi)甘肃(su)华亭煤业大柳煤矿1406工(gong)(gong)作面回风巷(xiang)道(dao)为(wei)工(gong)(gong)程(cheng)背(bei)景,基于(yu)ABAQUS数值模拟技术,对(dui)采用未支(zhi)护(hu)(hu)(hu)、锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)支(zhi)护(hu)(hu)(hu)、锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)支(zhi)护(hu)(hu)(hu)+底(di)(di)部(bu)注(zhu)(zhu)浆、锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)支(zhi)护(hu)(hu)(hu)+三帮注(zhu)(zhu)浆4种(zhong)支(zhi)护(hu)(hu)(hu)方案(an)下(xia)巷(xiang)道(dao)所(suo)处区域应(ying)力位移(yi)变化(hua)情况进行(xing)了分析研(yan)究(jiu)。研(yan)究(jiu)结(jie)果表(biao)明,与(yu)未支(zhi)护(hu)(hu)(hu)巷(xiang)道(dao)相比(bi),架设帮顶锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)对(dui)巷(xiang)道(dao)变形的抑(yi)制(zhi)(zhi)效果较强,Mises应(ying)力相应(ying)得到提高(gao),锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)+注(zhu)(zhu)浆支(zhi)护(hu)(hu)(hu)后巷(xiang)道(dao)变形控制(zhi)(zhi)效果更加显著,围岩(yan)强度(du)得到明显增(zeng)强。通过不同支(zhi)护(hu)(hu)(hu)方案(an)数值计算结(jie)果的对(dui)比(bi)分析发现,控制(zhi)(zhi)帮部(bu)位移(yi)在一定程(cheng)度(du)上可以(yi)减(jian)少(shao)底(di)(di)鼓的上升量(liang),帮部(bu)强化(hua)对(dui)底(di)(di)鼓位移(yi)可以(yi)起到很好的抑(yi)制(zhi)(zhi)作用。

的百度关键词 软(ruan)岩巷道;Mises应力;支护方案;巷道变形;数值模拟

现阶段我国西部(bu)地区煤炭开(kai)采过程中井下巷道(dao)(dao)(dao)变(bian)(bian)形(xing)破坏(huai)程度十分严重,面(mian)临(lin)着(zhe)严峻(jun)的(de)软岩巷道(dao)(dao)(dao)支护难题(ti)[1]。以甘(gan)肃(su)华(hua)亭煤业大(da)柳煤矿为例,1405工(gong)作面(mian)进风(feng)巷道(dao)(dao)(dao)掘(jue)进初期(qi)便(bian)发生(sheng)严重底(di)鼓变(bian)(bian)形(xing),随后全断(duan)面(mian)收缩变(bian)(bian)形(xing),局部(bu)区域受淋水影响支护结构(gou)近(jin)乎失(shi)效。具体(ti)表现在顶板(ban)(ban)(ban)最(zui)(zui)大(da)下沉(chen)(chen)量(liang)(liang)达800 mm,帮(bang)(bang)部(bu)最(zui)(zui)大(da)内移量(liang)(liang)达1 000 mm,墙角最(zui)(zui)大(da)鼓出量(liang)(liang)达1 200 mm,底(di)鼓最(zui)(zui)大(da)变(bian)(bian)形(xing)量(liang)(liang)达1 800 mm。目前该通(tong)风(feng)巷道(dao)(dao)(dao)已(yi)开(kai)展多轮刷帮(bang)(bang)卧底(di)再支护工(gong)作(由于井工(gong)矿井巷道(dao)(dao)(dao)受地压的(de)原因(yin),巷道(dao)(dao)(dao)两侧会(hui)往回(hui)聚,巷道(dao)(dao)(dao)的(de)顶板(ban)(ban)(ban)和底(di)板(ban)(ban)(ban)会(hui)产生(sheng)下沉(chen)(chen)和底(di)鼓,这样巷道(dao)(dao)(dao)的(de)断(duan)面(mian)就(jiu)(jiu)不够(gou),会(hui)带来(lai)不安全因(yin)素,这时(shi)就(jiu)(jiu)需(xu)要对巷道(dao)(dao)(dao)两侧和底(di)板(ban)(ban)(ban)进行(xing)修复(fu),修复(fu)巷道(dao)(dao)(dao)两帮(bang)(bang)就(jiu)(jiu)叫“刷帮(bang)(bang)”,修复(fu)底(di)板(ban)(ban)(ban)就(jiu)(jiu)叫“卧底(di)”,也叫“起底(di)”),但变(bian)(bian)形(xing)情(qing)况仍然没(mei)有得到改(gai)善。

学者们针(zhen)对软(ruan)岩巷(xiang)道(dao)(dao)大(da)变(bian)形问题给(ji)出(chu)了多种支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)(hu)方案(an)(an)[2-5],例如薛维培(pei)在(zai)许疃(tuan)煤矿南翼运(yun)输(shu)大(da)巷(xiang)支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)(hu)设计(ji)时提出(chu)锚杆(gan)与金属支(zhi)(zhi)(zhi)架(jia)相(xiang)互增强技术[6];彭巍针(zhen)对大(da)雁矿区软(ruan)岩巷(xiang)道(dao)(dao)变(bian)形特征以(yi)及矿压(ya)作(zuo)用(yong)情况,提出(chu)以(yi)锚喷支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)(hu)为(wei)主体U型钢为(wei)辅的(de)综合支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)(hu)技术[7];郭相(xiang)平根(gen)据新元煤矿9102原回(hui)风(feng)巷(xiang)大(da)变(bian)形情况,设计(ji)出(chu)全锚索(suo)支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)(hu)方案(an)(an)[8]。需要强调的(de)是根(gen)据巷(xiang)道(dao)(dao)所处(chu)地质条件、围(wei)岩应力状态等制约(yue)因素(su)不同,相(xiang)应地支(zhi)(zhi)(zhi)护(hu)(hu)设计(ji)方案(an)(an)也不相(xiang)同。

笔者认为以兰州华亭煤业大柳选煤厂1406运转面送风巷道为探析喜欢的人,从脆性断裂膨胀有效把握毛病分析,选取ABAQUS熟知仿真技巧探析锚杆+锚索+注浆分立式化支护对巷道围岩膨胀的有效把握情形,为支护计划书优化提升构思给予参考使用措施。

1 工程概况

1406事情任务面送风巷道与1405事情任务面采空区毗邻,巷道横剖面为半圆形,上顶宽4.70 m、下底宽5.40 m、高4.55 m,巷道两帮和底板均保持5号煤层,煤层埋深在500~600 m,可采板厚4.46~8.29 m,普氏指数公式0.7,含夹矸0~2层,夹矸板厚0~0.6 m,5号煤层围岩柱型如图是1一样。基于1406事情任务面送风巷道遭受俩火车站附近事情任务面重复使用采行为用,巷道围岩被重新扰动影向,能力布置比较比较复杂且支护等级更大。
图1 2号煤层围岩柱状体

2 数值模拟研究

2.1 蠕变本构模型

数值计算采用Drucker-Prager Creep模型:εc(t)′=Aqntm,两边(bian)同(tong)时对(dui)t求积分(fen),如式(1)所(suo)示:

(1)

式中:εc(t)——某一时刻的应变;

A、m、n——蠕变参数;

q——围岩压力;

t——时间;

c——常数,取0。

2.2 模型介绍

数(shu)值分(fen)(fen)析模型(xing)为50 m×50 m×4 m的三维立体(ti)模型(xing),岩(yan)层(ceng)分(fen)(fen)布如图1所示,中间(jian)部分(fen)(fen)是煤(mei)层(ceng)。巷(xiang)道为一(yi)条(tiao)等腰梯形(xing)巷(xiang)道,上(shang)顶宽4.70 m,下(xia)底(di)宽5.40 m,腰长4.56 m,高4.55 m。围岩(yan)共(gong)划分(fen)(fen)出17 220个(ge)C3D8R结构单(dan)元(yuan),锚杆/锚索(suo)使用三维线作出,Assombly模块与岩(yan)体(ti)模型(xing)组(zu)装在一(yi)起,通过嵌入的方(fang)式定义锚杆/锚索(suo)与岩(yan)体(ti)之间(jian)地相互作用,共(gong)划分(fen)(fen)出1 659个(ge)T3D2桁(heng)架单(dan)元(yuan)。模型(xing)左右边(bian)界(jie)X方(fang)向(xiang)位移(yi)、前后边(bian)界(jie)Y方(fang)向(xiang)位移(yi)均设(she)定为零,上(shang)覆岩(yan)层(ceng)压(ya)力12.575 MPa,重力加速度10 m/s2,水平侧压(ya)系数(shu)0.75[9],模型(xing)荷载及(ji)边(bian)界(jie)条(tiao)件如图2所示。

图2 建模 承载力及界限的条件

2.3 支护方案设计

采(cai)用(yong)锚(mao)杆(gan)+锚(mao)索(suo)+注浆(jiang)(jiang)一体(ti)化支(zhi)护方(fang)案,顶板锚(mao)杆(gan)采(cai)用(yong)Φ22 mm×2 400 mm左旋无纵筋(jin)螺纹钢锚(mao)杆(gan),两帮采(cai)用(yong)Φ17.8 mm×3 650.0 mm高强(qiang)钢绞线(xian)锚(mao)索(suo),间(jian)排(pai)距均为800 mm×800 mm,顶板锚(mao)索(suo)采(cai)用(yong)Φ21.8 mm × 7 300.0 mm高强(qiang)钢绞线(xian)锚(mao)索(suo),布置形式(shi)为3-4-3交错排(pai)列,间(jian)排(pai)距为1 500(1 600) mm×800 mm。顶部(bu)长锚(mao)索(suo)与短锚(mao)杆(gan)交错布置,具体(ti)锚(mao)杆(gan)/锚(mao)索(suo)断面布置如(ru)图3所示。由于(yu)受地下水(shui)和局部(bu)淋水(shui)影响,巷(xiang)道底板岩(yan)层(ceng)泥化现象非常(chang)严重,故在锚(mao)杆(gan)+锚(mao)索(suo)支(zhi)护基础上,分别进行底部(bu)注浆(jiang)(jiang)和三帮注浆(jiang)(jiang),注浆(jiang)(jiang)范围(wei)(wei)为巷(xiang)道底部(bu)和帮部(bu)顺其方(fang)向向外延(yan)伸5.5 m的(de)圆弧区域[10]。数(shu)(shu)值计(ji)算过程(cheng)中,将(jiang)模型分为上部(bu)围(wei)(wei)岩(yan)、煤体(ti)、注浆(jiang)(jiang)后(hou)煤体(ti)、下部(bu)围(wei)(wei)岩(yan),相应的(de)计(ji)算参数(shu)(shu)见表1。

图3 锚杆/锚索3-4-3纵断面部置
表1 标值算出性能指标 相关材料种类活力模量/GPa泊松比导热系数/(kg·m-3)内矛盾角/(°)抗压的密度/MPa抗拉密度的密度/MPaAmn中砂岩12.50.192 58035.6738.763.452.5×10-25-0.552.60粉砂岩12.00.212 43034.7535.463.122.0×10-25-0.522.70碳质泥岩10.00.232 49534.1233.302.012.0×10-24-0.353.103号煤层(巷道)0.80.391 30030.007.000.402.0×10-23-0.353.20注浆后煤体1.60.392 60034.9014.000.802.0×10-23-0.423.00
续表1 相关材料品牌优质的配置模量/GPa泊松比溶解度/(kg·m-3)内耐摩擦角/(°)抗压比挠度/MPa拉伸挠度比挠度/MPaAmn油砂岩12.50.352 50537.2815.601.272.0×10-24-0.453.005号煤层1.20.411 41030.127.300.612.0×10-23-0.353.10中砂岩12.00.202 57036.7535.672.962.5×10-25-0.572.75细砂岩14.00.172 69538.9146.723.122.5×10-25-0.652.73

3 数值计算结果分析

从而更清析地判别其他设计支护功能的差异性,共深入开展了4种支护设计下的目标值具体分析,顺序是未支护、锚杆锚索支护、锚杆锚索支护+上端注浆、锚杆锚索支护+三帮注浆。

3.1 Mises应力分析

Mises是一种综(zong)合(he)考虑了(le)第(di)(di)1、第(di)(di)2、第(di)(di)3主(zhu)应(ying)(ying)力(li)(li)的(de)强度准(zhun)则(主(zhu)应(ying)(ying)力(li)(li)是指物体(ti)内(nei)某一点以法向量的(de)微面积元上剪应(ying)(ying)力(li)(li)为(wei)零时(shi)的(de)法向应(ying)(ying)力(li)(li),根据受力(li)(li)物体(ti)内(nei)任意一点的(de)应(ying)(ying)力(li)(li)状态,都(dou)可取1个(ge)直(zhi)角坐标系(xi)(x、y、z),使3个(ge)坐标轴(zhou)分别与互相垂直(zhi)的(de)3个(ge)主(zhu)应(ying)(ying)力(li)(li)方(fang)向重合(he),这(zhei)3个(ge)轴(zhou)就叫作主(zhu)应(ying)(ying)力(li)(li)轴(zhou),又(you)按(an)主(zhu)应(ying)(ying)力(li)(li)的(de)大小,即σ1>σ2>σ3的(de)顺序,分别称之为(wei)最(zui)大主(zhu)应(ying)(ying)力(li)(li)轴(zhou)、中(zhong)间(jian)主(zhu)应(ying)(ying)力(li)(li)轴(zhou)和最(zui)小主(zhu)应(ying)(ying)力(li)(li)轴(zhou)),可以用来(lai)评价疲劳(lao)、破坏等现(xian)象(xiang)。Mises应(ying)(ying)力(li)(li)是基于剪切应(ying)(ying)变能的(de)一种等效应(ying)(ying)力(li)(li),其值见式(2):

(2)

式中(zhong):σ——Mises应(ying)力;

σ1、σ2、σ3——第1、第2及第3主应力。

模拟不同支护(hu)方案下,3个月蠕变后Mises应(ying)力(li)(li)分(fen)布如图(tu)(tu)(tu)4所(suo)示(shi)。图(tu)(tu)(tu)4(a)中由于煤(mei)层(ceng)较(jiao)软(ruan)的(de)缘故(gu),Mises最大(da)(da)应(ying)力(li)(li)位于巷道(dao)(dao)(dao)左右上方围岩内,最大(da)(da)值(zhi)达到(dao)13.67×106 Pa;图(tu)(tu)(tu)4(b)中Mises最大(da)(da)应(ying)力(li)(li)集(ji)中位置分(fen)布在巷道(dao)(dao)(dao)帮(bang)部(bu)和底部(bu),近(jin)似呈闭合状,显(xian)(xian)然增加锚杆锚索支护(hu)后巷道(dao)(dao)(dao)帮(bang)部(bu)及(ji)底部(bu)Mises应(ying)力(li)(li)值(zhi)增加;当对巷道(dao)(dao)(dao)底部(bu)进行注(zhu)浆补强(qiang)(qiang)支护(hu)后,如图(tu)(tu)(tu)4(c)所(suo)示(shi),最大(da)(da)应(ying)力(li)(li)主要集(ji)中在底部(bu)注(zhu)浆区域(yu);图(tu)(tu)(tu)4(d)则是三帮(bang)注(zhu)浆补强(qiang)(qiang)支护(hu)后,Mises应(ying)力(li)(li)值(zhi)得到(dao)明(ming)显(xian)(xian)提高(gao),最大(da)(da)值(zhi)达到(dao)15.01×106 Pa,应(ying)力(li)(li)集(ji)中区域(yu)在巷道(dao)(dao)(dao)两(liang)帮(bang)位置且呈对称分(fen)布。

图4 不同于支护方案怎么写3六个月脆性断裂后地应力分布不均

3.2 位移分析

的不同支护计划下3月应力松弛后位移地域分布右图5如下图所示。由图5(a)会看得出,巷道比过大的位移会出现在巷道两帮处,上两帮位移做到了3.100 m,底鼓位移也会出现过大的的位移弯曲,做到了1.376 m,巷道关键被堵塞,不要来进行没问题的加工话动。由图5(b)会看得出,位移具体情况会出现过大波动,两帮的位移弯曲由未支护的3.10 m才能遏制为0.49 m,才能遏制了84%上,感觉较很深;底鼓位移弯曲由未支护的1.37 m才能遏制为0.88 m,才能遏制了0.49 m,两帮锚索对底鼓位移也行成好几回定的遏定制用;顶板沉淀由未支护的0.88 m有效的变小为0.10 m,才能遏制了0.78 m;壳体3-4-3式锚杆锚索支护对顶板沉淀某种程度感觉正相关。比较比较于图5(b)某种程度,图5(c)中两帮位移由0.490 m才能遏制为0.418 m,壳体沉淀位移关键就没有波动,底鼓位移由0.88 m有效的变小为0.29 m,才能遏制0.59 m,底鼓关键上实现了有效管控;底下注浆在锚杆锚索基本条件上对底鼓位移促使了过大的控定制用。比较比较于图5(c)某种程度,图5(d)中两帮位移弯曲由因为的0.418 m有效的变小为0.245 m,才能遏制0.173 m,只是底鼓位移致使两帮位移沉淀,出现底鼓位移由因为的0.29 m增强为0.36 m,增强0.07 m。
图5 有所不同支护计划方案3六个月应力松弛后位移划分云

3.3 三帮中点蠕变位移分析

为便于进(jin)一(yi)步(bu)分析,在(zai)巷(xiang)道周边取(qu)4个关键(jian)点,关键(jian)点1是(shi)巷(xiang)道顶(ding)板(ban)(ban)中点、关键(jian)点2和3是(shi)巷(xiang)道左右两帮(bang)(bang)中点,关键(jian)点4是(shi)巷(xiang)道底(di)板(ban)(ban)中点,由(you)此可(ke)绘制(zhi)出三(san)帮(bang)(bang)中点蠕(ru)变(bian)位(wei)移(yi)曲线[11],如图(tu)6所示(shi)。由(you)图(tu)6(a)可(ke)以看出,未(wei)加(jia)(jia)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)时(shi)(shi)(shi)(shi),顶(ding)板(ban)(ban)下(xia)沉(chen)随着蠕(ru)变(bian)时(shi)(shi)(shi)(shi)间(jian)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)而(er)增(zeng)(zeng)大(da),3个月(yue)后(hou)下(xia)沉(chen)达(da)(da)到(dao)(dao)0.88 m,加(jia)(jia)锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)后(hou)顶(ding)板(ban)(ban)下(xia)沉(chen)起(qi)(qi)到(dao)(dao)抑(yi)制(zhi)作用,最(zui)大(da)达(da)(da)到(dao)(dao)0.08 m,相对(dui)于未(wei)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)减(jian)少(shao)了0.80 m,不(bu)同组(zu)合的(de)(de)注(zhu)浆(jiang)(jiang)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)相对(dui)于加(jia)(jia)锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)而(er)言,对(dui)顶(ding)板(ban)(ban)下(xia)沉(chen)位(wei)移(yi)基本没有起(qi)(qi)作用。由(you)图(tu)6(b)可(ke)以看出,未(wei)加(jia)(jia)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)时(shi)(shi)(shi)(shi),右帮(bang)(bang)位(wei)移(yi)随蠕(ru)变(bian)时(shi)(shi)(shi)(shi)间(jian)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)而(er)迅速增(zeng)(zeng)大(da),最(zui)大(da)位(wei)移(yi)达(da)(da)到(dao)(dao)3.1 m,若不(bu)做支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)处理,巷(xiang)道会因(yin)两帮(bang)(bang)变(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)而(er)堵(du)塞。加(jia)(jia)锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)后(hou),两帮(bang)(bang)位(wei)移(yi)起(qi)(qi)到(dao)(dao)很好(hao)的(de)(de)抑(yi)制(zhi)作用,随蠕(ru)变(bian)时(shi)(shi)(shi)(shi)间(jian)的(de)(de)增(zeng)(zeng)长位(wei)移(yi)达(da)(da)到(dao)(dao)稳定值。不(bu)同形(xing)(xing)式的(de)(de)注(zhu)浆(jiang)(jiang),尤其是(shi)三(san)帮(bang)(bang)注(zhu)浆(jiang)(jiang)后(hou),两帮(bang)(bang)位(wei)移(yi)为0.24 m,达(da)(da)到(dao)(dao)巷(xiang)道支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)要求。由(you)图(tu)6(c)可(ke)以看出,未(wei)加(jia)(jia)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)时(shi)(shi)(shi)(shi),底(di)鼓(gu)(gu)位(wei)移(yi)迅速增(zeng)(zeng)加(jia)(jia),在(zai)3个月(yue)的(de)(de)蠕(ru)变(bian)时(shi)(shi)(shi)(shi)间(jian)内,最(zui)大(da)底(di)鼓(gu)(gu)量达(da)(da)到(dao)(dao)1.37 m,在(zai)锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)+三(san)帮(bang)(bang)注(zhu)浆(jiang)(jiang)时(shi)(shi)(shi)(shi),底(di)鼓(gu)(gu)变(bian)形(xing)(xing)最(zui)大(da)达(da)(da)到(dao)(dao)0.36 m,但在(zai)锚(mao)(mao)(mao)杆(gan)(gan)锚(mao)(mao)(mao)索(suo)支(zhi)(zhi)护(hu)(hu)(hu)+底(di)部注(zhu)浆(jiang)(jiang)时(shi)(shi)(shi)(shi),底(di)鼓(gu)(gu)变(bian)形(xing)(xing)量最(zui)大(da)为0.29 m,明显减(jian)少(shao)。

图6 三帮中点脆性断裂位移线性

4 结论

(1)Mises能力研究分析结论发现,与未支护和帮顶锚杆锚索支护不同于,注浆后的Mises能力有着从而改善,发现围岩的力度从而改善,注浆区能承载一本分能力聚焦情况报告,能力在巷道围岩相对而言较近的敌方符合阀值,解释围岩晃动圈曲率半径变小。 (2)位移弯曲弯曲几率最终结果证明材料,与未支护巷道弯曲弯曲几率优于,在帮顶加锚杆锚索支护对巷道弯曲弯曲几率产生了好 的减缓性用途,是注浆支护后体验越来越比较突出,可能发挥着可靠工作的让,进1步证明材料注浆支护在减缓性巷道弯曲弯曲几率方位产生了好的用途。 (3)巷道两帮和顶底板彼此是互不用途的統一体,增强帮部支护在增进帮部刚度的而且还能够改进顶底板支承的情况,增进巷道产品 不稳性。目标值具体分析结杲表示,有效控制帮部位零件移在一定的程度上上不错减掉底鼓的上升的量,详细说明帮部增幅对底鼓位移有特好的控制用途。

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Numerical simulation study on support technology of soft rock roadway in Daliu Coal Mine

LI Zhixiang1, WANG Fuqi1, TIAN Bin1, WU Jun1, JING Laiwang2, ZHANG Hanwen3

(1. Huating Coal Industry Daliu Coal Mine Co., Ltd., Pingliang, Gansu 744100, China;2. College of Mechanical and Photoelectric Physics, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001, China;3.State Key Laboratory of Mining Response and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mines, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001, China)

Abstract Aiming at the problems of large deformation and serious floor heave of soft rock roadway in Western China, taking the return air way of 1406 working face in Gansu Huating Coal Industry Daliu Coal Mine as the engineering background, based on ABAQUS numerical simulation technology, the stress and displacement changes of the roadway under four different support schemes were analyzed, which included nonsupport, anchor bolt anchor cable support, anchor bolt anchor cable support combined with bottom grouting, anchor bolt anchor cable support combined with grouting in three sides of roadway. The research showed that compared with the unsupported roadway, the roof bolt and anchor cable support had a strong inhibitory effect on the roadway deformation, the Mises stress was correspondingly improved; the roadway deformation control effect was more significant after bolt and anchor cable support combined with grouting, and the strength of surrounding rock was significantly enhanced. Through the comparative analysis of the numerical calculation results of different support schemes, it was found that controlling the displacement of two sides of roadway could reduce the rise of floor heave to a certain extent, and strengthening two sides of roadway could restrain the displacement of floor heave.

Key words soft rock roadway; Mises stress; support scheme; roadway deformation; numerical simulation

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基金、期货(huo)、现货(huo)、微(wei)盘項目(mu):安徽省博士后研(yan)究人员科(ke)研(yan)活(huo)动经费(fei)资助(zhu)项目(mu)(2018B268),安徽省高(gao)等学校自然(ran)科(ke)学研(yan)究重点项目(mu)( KJ2019A0099),大柳煤(mei)矿有限(xian)公司“三软”煤(mei)层(ceng)回(hui)采巷(xiang)道支护技(ji)术(shu)研(yan)究科(ke)技(ji)项目(mu)(HNMYKJ19-04)

笔者简单介绍(shao):李治祥(1970-),男(nan),甘肃华(hua)亭人(ren),工程(cheng)师,研究方(fang)向为煤(mei)矿(kuang)采(cai)掘。E-mail:2414139266@qq.com

采用模式(shi):李(li)治祥,王福奇,田斌,等.大柳煤矿深部软岩巷道支护技术数值模拟研究[J].中国(guo)煤炭,2022,48(5)∶20-26. doi:10.19880/j.cnki.ccm.2022.05.005

LI Zhixiang, WANG Fuqi, TIAN Bin, et al.Numerical simulation study on support technology of soft rock roadway in Daliu Coal Mine[J].China Coal,2022,48(5)∶20-26. doi:10.19880/j.cnki.ccm.2022.05.005

中图细(xi)分号 TD353

文(wen)献综述标志图案码 A

(责任义务编辑器 张艳华)