济阳煤矿巷道围岩稳定性分类与支护技术研究

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本文以黄河北煤田济阳煤矿为研究背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场实测等多种方法,对回采、准备巷道围岩稳定性及支护技术进行了比较系统的研究。通过理论分析,研究了影响巷道围岩稳定性的各种因素,并利用顶板强度、煤层强度、底板强度、巷道埋深、护巷煤柱宽度、采动影响系数、围岩完整性指数7个关键指标对采准巷道围岩稳定性进行分类。在围岩稳定性分类的基础上,计算了锚杆的有效支护参数,针对每类典型巷道分别提出2种支护方案,应用FLAC3D有限差分软件,以济阳煤矿2107S材料巷和二采一层运煤巷为代表,对每种支护方案进行对比分析,得出了各方案的巷道围岩应力场及围岩变化规律,选出各类巷道的最优支护方案,并对方案进行现场工业性试验,最终得出Ⅱ类稳定巷道的支护参数为:顶板、两肩选用Φ18×2000mm金属全螺纹钢等强锚杆,锚杆排间距1000×900mm,两帮选用Φ18×2000mm金属全螺纹钢等强锚杆;Ⅲ类中等稳定巷道选用的支护参数为:顶板、两肩选用Φ20×2000mm金属全螺纹钢等强锚杆,锚杆排间距1000×900mm;两帮选用Φ20×2000mm金属全螺纹钢等强锚杆。2107S材料巷沿空留巷时巷内支护方式为:顶板中部支护锚杆采用Φ18×1800mm的金属全螺纹钢等强锚杆,两肩支护为锚杆锚索交替支护,间距900mm,锚索直径17.8mm,锚杆(索)的排距各为1000mm。  在济阳煤矿巷道围岩稳定性分类的基础上进行巷道支护参数优化,确定采用“锚杆+金属网+M型钢带+锚索”联合支护的方法,该分类方法和巷道支护方案取得了预期效果,证明优化后的支护方案是可靠合理的;通过经济和社会效益分析得出,在支护效果相同的情况下,减少了支护成本,年节约支护费用70余万元,提高了矿井经济效益,同时对其他类似条件下的煤巷围岩稳定性分类和巷道支护也具有一定的指导意义。
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