深部软岩巷道锚网不对称支护技术分析.pdf

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1、基础与结构工程器Foundation&StructureEngineering深部软岩巷道锚网不对称支护技术分析邹敏锋1，樊宇2，乔素雷，(1．北京金港机场建设有限责任公司，北京10007l；2．北京市公路桥梁建设集团有限公司项目管理分公司。北京102308；3．北京冠城正业房地产开发公司，北京100088)摘要：针对某矿“孤岛”综采工作面的支护变形问题，通过现场试验与MIDAS软件数值模拟计算。提出了锚网复合不对称支护方法，成功地解决了问题。计算和试验结果表明：在不对称支护作用下，巷道两帮变形更为协

2、调。同一断面各锚杆间的受力分布更均匀。从而对巷道整个收敛量起到了较好的控制作用。关键词：软岩回采巷道；锚网复合支护；不对称支护；数值模拟中图分类号：U455．71文献标志码：B文章编号：1009-7767(2010)05-0117—04AnalysisofAsymmetricalBolt-NetSupportingTechnologyinDeepSoftRockRoadwayZouMinfeng，FanYu，QiaoSulei1工程概况深部巷道两侧回采形成的孤岛工作面。由于埋深大．原岩应力高。再加上两

3、侧已回采下作面引起矿压活动影响。导致靠近煤柱侧巷道的维护十分困难【ll。如何使煤柱侧和煤壁侧煤层的变形协调均匀。从而使得整个巷道在回采期间的变形得到控制，是回采巷道支护的关键问题。沈阳煤业集团某矿孤岛1208综采工作面。东西向分别与1206和1210工作面为邻．南向以1208工作面边界上山为界。工作面长150m。回采顺槽长800m，采深为820m。东面的3个T作面已开采完成，西面相邻的1210工作面也已采完。该区域地质构造简单，无断层．工作面回采巷道沿空掘进。上部的回风顺槽留设5m煤柱．下部的运输顺槽

4、留设5～8m煤柱。巷道原设计方案采用普通锚杆对称支护，但从开挖实践来看，支护效果并不理想。下面以该孤岛综采工作面为例，通过数值模拟和现场调研．设计采用不对称锚杆支护来解决孤岛综采工作面的巷道支护问题。2孤岛综采工作面围岩特性与支护方案2．1围岩特性综采工作面沿空巷道应力分布见图1。当右边工作面采放后。由于煤层采放厚度大．冒落矸石和剩余浮煤难以充满采空区，老顶下沉并在采空区边缘发生断裂，煤体上方顶板弯曲并以一定角度向采空区倾斜，侧向支承压力向煤体转移。当调整后的支承压力峰值强度超过煤岩体的强度时，煤岩体

5、发生损伤破坏，从而在巷道边缘产生了破碎区和塑性区。塑性区靠近采空区一侧的煤层处于低应力状态．在塑性区与弹性区的交界处垂直应力达到最大12l。图1综采工作面沿空巷道应力分布老顶直接顶煤层底扳巷道掘出后在围岩内形成破碎区，此时，煤柱承载能力较小，而T作面采放时。由于形成超前支承压力，煤柱将进一步被压缩破碎。在这种情况下，煤柱侧煤层的力学性能要弱于煤壁侧煤层，若两帮采用同样的支护措施。则显然巷道煤柱侧帮的变形量要大于煤壁侧帮。针对这种情况，提出了采用不对称锚杆支护的理念。在煤柱侧根据实际情况多打入一些锚杆，

6、强化煤柱侧的力学性能，使之与煤壁侧的煤层大概相13"41。2．2巷道非对称支护方案根据现场观测和孤岛工作面沿空侧煤岩受力分2010卑第5期(9一)$28整-辛荭笈求1ET117器基础与结构工程Foundation&StructureEngineering析，以及软岩高应力条件下锚杆作用的机理，将原设主应力分布见图3、4。计采用的对称锚杆支护改为锚网复合不对称支护，具体锚杆布置见图2。锚杆材料为锰硅建筑螺纹钢筋，顶部、底角锚杆直径均为20mlTi，长2．2m；帮部锚杆直径为18咖。长1．8m。这样。通过

7、锚网复合不对称支护可以平衡由于巷道两侧闱岩力学性能差异带来的变形不协调性，控制巷道整体变形，同时也可使巷道两帮的锚杆受力均匀。解决软岩巷道锚杆容易失效这一难题is矧。a)非对称锚杆布置b)原设计锚杆布置图2锚杆布置图3支护方案的数值计算分析3．1计算模型为了验证不对称支护技术的可行性。给实际的设计施工提供依据。首先运用MIDAs，G喁进行数值模拟定性研究。为计算简便，采用二维平面应变问题进行研究．建立锚杆对称支护和不对称支护2个模型分别计算。不对称锚杆布置时，其左帮比右帮多出2根锚杆。模型上部承受82

8、0nl上覆岩层的质量及本身质量，左右采用位移约束。模型中使用的煤岩物理力学参数通过现场取样后在室内试验获得，见表1。其中，考虑到邻近采空区煤层受到矿山压力影响，煤层已经处于破碎或塑性状态。计算中其力学参数按完好原煤的60％来进行弱化m。表1数值模拟所用的煤岩层参数j土层弹篙Pa警7警絮P州a内鬻坩(kN度／m：，2M比M(。)3)3．2计算结果分析通过数值模拟计算，2个模型的水平位移和最小118辛芩援术一盯2010No．5(Sep．)V01．28图4非对