蹬空条件下回采巷道锚杆支护技术及围岩变形数值模拟
采矿巷道围岩变形机理与支护效果数值模拟研究
材料参数：确定围岩和支护 材料的力学参数
模型建立：根据实际巷道情 况建立三维模型
数值模拟软件：如FLAC、 ANSYS等
边界条件：设定巷道的边界 条件和初始应力状态
计算过程：进行数值计算， 得到支护效果
结果分析：分析计算结果， 评估支护效果
变形量：围岩变形量是评估支护效果的重 要指标
应力分布：应力分布是否均匀，是否满足 设计要求
支护方式：锚杆、锚索、喷 射混凝土等
变形机理：围岩应力、变形、 破坏等
数值模拟：通过数值模拟研究 支护效果对围岩变形的影响
围岩变形：由于采矿活动引起的岩 体应力变化，导致围岩变形
协同作用：支护效果可以减缓围岩 变形，提高采矿安全性
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支护效果：通过支护措施，如锚杆、 锚索等，来控制围岩变形
采矿巷道围岩变形与支护效果的工程实践是采矿工程中的重要环节 工程实践主要包括巷道围岩变形监测、支护效果评估和优化设计等方面 工程实践的目的是确保采矿巷道的安全稳定，提高采矿效率 工程实践需要结合现场实际情况，进行针对性的分析和处理
监测方法：采用钻孔、声波、 雷达等方法进行监测
控制措施：采用锚杆、锚索、 喷浆等支护措施进行控制
监测频率：根据围岩变形情况 确定监测频率
控制效果评估：通过监测数据 评估支护效果，调整支护方案
评估方法：采用数值模拟和现场监测相结合的方法 优化目标：提高支护效果，降低围岩变形 优化措施：调整支护参数，优化支护结构 优化效果：降低围岩变形，提高支护效果，确保巷道安全
工程实践：通过数值模拟研究，验 证了采矿巷道围岩变形与支护效果 的理论模型
加强支护施 工管理，确 保支护质量 和安全
采矿巷道围岩变形机理与支护效果数值模拟研究
文献综述
文献综述
过去的研究主要集中在围岩变形机理和支护效果方面，缺乏将两者结合起来 进行研究的情况。围岩变形主要包括应力调整、岩体蠕变和破裂等，影响因素包 括地层条件、采矿方法、地下水等。支护效果则取决于支护类型、支护参数、围 岩条件等。目前，数值模拟方法已成为研究采矿巷道围岩变形与支护效果的重要 手段，可以模拟复杂的地质条件和采矿过程，为优化巷道设计和支护方案提供依 据。
内容摘要
3、在实际应用中，需要综合考虑巷道的地质条件、采矿方法、支护技术等因 素，制定合理的支护方案。同时，需要加强监测和预警工作，及时发现和解决潜 在的安全隐患。
内容摘要
针对超千米深井巷道围岩变形特征与支护技术的研究和实践，本次演示提出 以下几点建议：
1、加强基础理论研究：深入研究超千米深井巷道围岩变形特征与支护技术的 内在规律和作用机制，为相关领域的研究和实践提供理论基础。
内容摘要
文献综述：深部巷道围岩变形的研究涉及理论分析和实验研究两个方面。从 已有的研究成果来看，围岩变形的机理主要受到地应力、岩石力学性质、地下水 等因素的影响。其中，地应力是影响围岩变形的主要因素，岩石的力学性质和地 下水活动也会对围岩变形产生重要影响。在实验研究方面，通过现场监测、模型 实验等方法，研究了围岩变形的规律和影响因素，为数值模拟提供了重要的参考 依据。
通过对金川二矿区深部巷道支护相关文献的综述，发现前人研究主要集中在 以下几个方面：
1、围岩稳定性影响因素：围岩稳定性受地质条件、采矿活动、地下水等因素 影响，其中地质条件包括岩体强度、节理裂隙发育程度、地下水状况等。
文献综述
2、巷道支护设计：针对不同地质条件的巷道，需采用不同的支护设计，包括 锚杆支护、喷射混凝土支护、架棚支护等。
回采巷道中的锚杆支护
回采巷道中的锚杆支护[摘要]介绍锚杆支护的作用机理及回采巷道锚杆支护设计，并对支护效果进行了评价。
关键词：回采巷道；锚杆支护；评价中图分类号：td353 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）11-0032-010引言为保证采区回采巷道的稳定性的总体效果最佳，在设计采区巷道布置时，应从选择巷道的位置开始，到是否采用其它巷道保护措施，以至采用何种修复措施和加固手段等进行全面考虑。
也就是说以巷道保护、巷道支护和巷道维护这三者的总费用最低作为最终考虑目标。
对巷道的设计，掘进、支护、正式使用以及报废的全过程都应采用巷道矿山压力全过程控制和综合治理的观念全面考虑。
锚杆支护的总体思想是如何利用锚杆支护最大限度地提高围岩的自身承载能力及稳定性，使围岩与支护系统共同维护井下巷道的稳定。
但在现场实际工作中，尚存在对锚杆作用原理认识不足，设计依据缺乏，综合治理观念差，锚杆安装质量存在问题，管理不规范等现象。
1 锚杆支护作用机理锚杆的作用机理在宏观上已有较明确的定论，即悬吊作用、加固作用与组合作用。
悬吊作用易被人们形象的接受，实质上按悬吊作用设计锚杆支护参数是一种安全性较高但不够经济的设计方法。
组合作用较难被人们形象的接受，但按该原理设计锚杆支护参数是一种能够满足安全要求且较经济的设计方法。
在实际工程中，有时三大作用同时存在，有时只是某一因素起决定性作用，或某一因素起主要作用，其它因素起次要作用。
目前，锚杆作用本质的论述尚不够明确。
研究表明，锚杆的作用本质在于通过锚杆的预紧力改变围岩的应力状态，提高围岩的刚度，增强岩层层面间的力学联系，提高围岩的自身承载能力。
锚杆与围岩共同作用构成承载结构，促使围岩由支护对象和载荷源向承载结构内的承载主体的转变，实现岩层由“松散系统”向“整体系统”、由“迭合状态”，向“组合状态”的转化。
2 层状复合岩层回采巷道锚杆支护设计2.1 设计原则（1）整体开掘回采巷道的开掘以不轻易破坏顶板的完整性为原则，由于层状复合岩层节理裂隙发育、强度小、且层间力学联系弱，该原则就显得尤为突出。
采空区下回采巷道支护方案数值模拟研究
为 ６号煤 层下 分 层 ， 东邻 ６ ２ ０ ４工 作 面 ， 西邻 ６ ２ ０ １工
作面， 依 次 布置 ６ ２ ０ ３工 作 面 运输 巷 、 切 眼 和 回风 巷 。 工 作面 埋 深 为 １ ７ ０—２ ２ ０ ｍ． ６ ２ ０ ３工 作 面 运 输 巷 长 ５ ７ ８ ｍ， 采 用 锚 网、 锚 索 联 合 支 护 。 切 眼 长 度 约 １ ５ ０ ｍ， 工 作 面 推进 总长 度 为 ３ ４ ５ ｍ．６ ２ ０ ３回风 巷 正 待 掘进 。由于 历 史 开 采 因素 ， ６ ２ ０ ３工作 面 上 部 存 在
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ３ ５ ３ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ２— ０ ６ ５ ２ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ８— ０ ０ ４ １ — ０ ４
采 空 区下 布置 巷道 ， 不可 避 免地受 到 采空 区 围岩 扰动 ， 巷道 的 围岩 条件 和性 质 不 同于 传 统 的巷 道 ， 进
（ Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ） ｈ ｙ ｚ ｆ ｍ ｋ ｊ ＠ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
・
４ ２・
山 西 焦 煤 科 技
２ ０ １ ６年 第 ８期
２ 采 空 区 下 回 采 巷 道 支 护 机 理 及 支 护 方 案 设 计
图２
由该 煤矿 回采巷 道 的实 际状况 可知 ， 采空 区下 回 采 巷道 区域 与采空 区之 间 的距 离较 近 ， 加 上巷 道顶板
析， 确保 回 采 巷 道 的 稳 定 性 ， 实 现 工 作 面 安 全 高 效
回采 。 １ 工 作 面 概 况
岩 的稳 定 ， 其 中采 空 区下 推 进长 度 ２ １ ３ ｍ， 非 采 空 区
回采工作面巷道围岩变形特征与支护技术研究
2491 引言 回采巷道的控制问题一直是煤矿生产中的重要问题，特别是在深部矿井，受高地应力及采动应力的影响，巷道围岩控制难度增加。
国内外许多学者对工作面回采巷道控制进行了研究，得到了许多有益的结论。
万威[1]分析了煤矿高地应力、软岩复合顶板回采巷道变形特点，提出了全断面高预紧力锚索支护技术。
张旭清[2]分析了地应力对深部回采巷道布置方向的影响，并通过现场监测，分析了巷道受地应力影响的变形特征。
上述研究对深部回采巷道的支护控制提供了重要参考，对镇城底矿而言，除了受高地应力影响外，工作面倾角超过20˚属典型的大倾角工作面，其回采巷道围岩控制难度进一步加大，因此，需根据工作面的采矿地质条件，进行工作面回采巷道支护优化设计。
2 巷道支护优化计算模型 镇城底矿位于山西古交西北处，井田面积16.63 km 2，年设计生产能力190万t。
22213位于矿井三采区西北部，主要开采3#煤层，采区煤层的开采标高-750~-1200m。
22213工作面为该采区首采工作面，工作面走向长度1435m，倾向长度198.5m；煤层平均厚度 5.20m，平均倾角 23.5˚；煤层无伪顶发育，直接顶为砂质泥岩，平均4.70m；老顶为中砂岩，平均 11.71m；底板以泥岩为主，灰黑色，含碳量较高，平均1.50m。
根据22213工作面的采矿地质条件，建立计算模型尺寸为160×100×30 m。
计算区域的岩层破坏准则为莫尔–库仑模型，固定模型底部边界，横向约束前后左右边界；工作面标高-760~-863.61m，地表标高+30.4~+33.7m，根据工作面埋深，巷道垂直（z 轴方向）地应力施加应力分量 16.00MPa，水平面上沿南北方向（x 轴）应力分量 10.67MPa；考虑到计算模型主要考察巷道围岩变形和破坏情况，同时也为了满足 FLAC 软件对网格单元尺寸的规定要求，共划分出 89，742 个长方体单元和 87，675 个网格点。
深部回采巷道锚杆直径作用规律数值模拟研究
深部回采巷道锚杆直径作用规律数值模拟研究随着社会煤炭的需求量不断增大，浅部资源日益枯竭，故已开始转入深部开采。
随着煤矿开采深度的增加，深部岩体处于“三高一扰动”的复杂地质环境，相继深部开采巷道出现巷道底臌严重、围岩变形量大等一系列工程问题，对深部的资源开采提出了严峻的考验。
有关人员针对煤矿深部回采巷道支护技术进行了理论分析、数值模拟计算及现场试验，解决了许多理论难题及工程关键技术。
工程实践表明，由于深部巷道的环境复杂，在设计锚杆时大多数使用工程类比法，不能准确地把握锚杆的使用情况。
本文主要对巷道支护中锚杆的直径进行研究，采用FLAC 3D数值模拟方法，分析不同直径大小的锚杆对巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律。
标签：深部回采想到；锚杆；直径1 数值模拟模型与参数为了研究锚杆直径对现场支护效果的影响，本次试验在现场使用的基本参数的基础上，分别对锚杆直径为16mm、18mm、20mm、22mm、24mm等5种情形进行了模拟来研究巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律。
数值模拟根据实际工程地质条件，采用弹塑性材料模式，附加摩尔库仑屈服准则，建立模拟区域的长×宽×高=50m×50m×30m，。
本模型限制其侧向和底部处的位移；在上表面施加25MPa的荷载，围岩弱化系数50%建模，模拟上覆岩体的自重条件。
模拟中巷道所处的深度为987m，锚杆材料的弹性模量210GPa，泊松比0.3。
采用控制变量方法，固定锚杆长度为2800mm，间排距为800mm×800mm。
利用有限差分软件FLAC 3D，深入揭示巷道开挖后巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律。
2 数值模拟结果及分析为了分析研究巷道支护后围岩变形特征，不同直径的锚杆作用模拟所得的塑性区云图如图1所示。
图1 不同锚杆直径时围岩塑性区云图从图1中可以看出，随着锚杆直径的增大，围岩塑性区范围在逐渐减小；不同锚杆直径的支护对塑性区围岩的破壞方式及破坏状态有所改变。
矿建工程巷道掘进中锚杆支护技术的应用
矿建工程巷道掘进中锚杆支护技术的应用发布时间：2022-10-28T06:42:32.462Z 来源：《建筑实践》2022年第6月12期作者：陈路路[导读] 锚杆支护是通过锚入围岩内部的锚杆 ,克服岩石抗拉强度小的弱点,充分利用围岩本身抗压强度大的特点,在巷道周围形成-个整体而又稳固的岩支撑带,从而达到维护巷道的目的,是-种积极防御性支护方法,也是近些年常用的支护方法。
陈路路中煤第三建设（集团）有限责任公司三十六工程处安徽省宿州市234000摘要：锚杆支护是通过锚入围岩内部的锚杆 ,克服岩石抗拉强度小的弱点,充分利用围岩本身抗压强度大的特点,在巷道周围形成-个整体而又稳固的岩支撑带,从而达到维护巷道的目的,是-种积极防御性支护方法,也是近些年常用的支护方法。
对于块状或破裂状围岩,如果及时用锚杆锚固,就能在围岩周边形成一个不仅能维持自身稳定,且能阻其上部围岩松动和变形的加固拱,从而保持巷道支护的稳定。
锚杆支护除起加固拱外,还有悬吊作用、合成梁作用、挤压联结体作等。
锚杆种类繁多, 按锚固方式分为机械锚固型和全而胶结型两类。
后者锚固力大,抑制岩体裂隙张开的能力强，故在服务年限较长的井巷中,应优先考虑采用。
关键词：矿建工程；巷道掘进；锚杆支护技术；应用1引言锚杆支护是指，在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。
用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板(亦可不用)，或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。
具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。
锚杆支护技术是一种支撑煤矿矿井下岩石、保障巷道围岩稳定性的结构支撑技术。
锚杆支护技术是通过传统的架棚支护技术发展而来的，主要是通过锚杆与托盘、锚索等相互作用,对井下围岩进行加固、稳定,锚杆的一端与岩石通过打孔、树脂锚固等方式进行固定，另一端则利用垫板、托盘等进行支撑,对巷道内围岩的作用力进行引导和改变,通过转变围岩的受力情况,达到对围岩的稳固作用避免由于围岩移位而发生相关的安全事故,是当前煤矿巷道支护技术中最为简便、快捷、经济、实用而且安全系数较高的支护技术,得到了越来越广泛的使用。
掘进巷道围岩变形分析及支护技术研究
掘进巷道围岩变形分析及支护技术研究发布时间：2022-08-25T05:18:48.017Z 来源：《科学与技术》2022年第4月第7期作者：葛民[导读] 巷道开挖后，原岩应力发生变化，应力重新分布葛民济宁何岗煤矿有限公司山东济宁 272075摘要：巷道开挖后，原岩应力发生变化，应力重新分布。
在基坑表面开发过程中，由于存在空间效应，巷道早期围岩变形比较缓慢，且巷道在一定时间内可以自行保持稳定状态。
基坑表面直接循环时，围岩应力在工作面附近一定范围内缓慢释放，围岩处于弹性变形阶段。
随着开挖面的继续，围岩变形进入弹性塑性阶段。
根据基坑表面的空间效应，围岩应力的重新分布不能立即完成，而且围岩道路在距基坑表面一定范围内的改造会随着工作面的不断发展而一步步释放出来。
关键词：掘进巷道；围岩变形；支护技术引言随着采掘深度的增加，煤层赋存条件更趋复杂，制约了巷道掘进效率。
特别是巷道围岩为弱胶结软岩时，由于岩体强度低、黏土含量高、裂隙发育，遇水容易变形，巷道在掘进以及后续使用过程中容易出现冒顶、离层、片帮事故。
为此，众多的学者对此类地质条件下巷道围岩支护技术展开了研究，并提出采用围岩注浆、架棚支护、桁架锚索、围岩喷浆等各种围岩控制技术，现场应用均取得了较好效果。
1掘进巷道围岩变形特征1.1巷道顶板风化潮解挖掘后，岩石的原始应力发生变化，压力重新分布。
在掌握坑的表面的过程中，由于宇宙效应，在道路的早期阶段，围岩变形相对缓慢，道路可以在一段时间内保持稳定。
坑的表面直接循环时，围岩应力在工作表面附近的一定范围内缓慢释放，围岩处于弹性变形阶段。
随着挖掘的继续，周围的岩石变形将进入弹塑性阶段。
根据坑面的空间效应，围岩应力的重新分配不能立即完成，坑面一定范围内围岩巷道的重建将随着工作面的不断发展逐步解除。
因此，深入研究土方面对土方的空间影响，对早期道路的及时维护和可持续性具有重大影响。
1.2软弱夹矸挤出煤层平均厚度约为5.3米，属于厚煤层。
煤巷锚杆支护技术
在设计方法上，借助于计算机数值模拟不同 支护情况下锚杆对围岩的控制效果，进行优化设计，
(a)约束岩层膨胀；
(b)约束岩层错动
图6 锚杆加固作用示意图
五、巷道锚杆支护围岩强度强化理论综述
• 该理论的要点是：(1)巷道锚杆支护的实质是锚杆和 锚固区域的岩体相互作用而组成锚固体，形成统一的 承载结构；(2)巷道锚杆支护可以提高锚固体的力学 参数，包括锚固体破坏前和破坏后的力学参数(E、C、 φ)，改善被锚固岩体的力学性能；(3)巷道围岩存在 破碎区、塑性区、弹性区，锚杆锚固区域内岩体的峰 值强度或峰后强度、残余强度均能得到强化；（4） 巷道锚杆支护可改变围岩的应力状态、增加围压，从 而提高围岩的承载能力、改善巷道的支护状况；(5) 巷道围岩锚固体强度提高以后，可减小巷道周围破碎
中国矿业大学矿山压力研究所，在分析已有研 究成果的基础上研究并提出了巷道锚杆支护围岩强度 强化理论。该理论揭示了锚杆的作用原理和加固巷道 围岩的实质，并为合理确定锚杆支护参数提供了理论 依据。该理论的要点是：(1)巷道锚杆支护的实质是 锚杆和锚固区域的岩体相互作用而组成锚固体，形成 统一的承载结构；(2)巷道锚杆支护可以提高锚固体 的力学参数，包括锚固体破坏前和破坏后的力学参数 (E、C、φ)，改善被锚固岩体的力学性能；(3)巷道 围岩存在破碎区、塑性区、弹性区，锚杆锚固区域内 岩体的峰值强度或峰后强度、残余强度均能得到强化； （4）巷道锚杆支护可改变围岩的应力状态、增加围 压，从而提高围岩的承载能力、改善巷道的支护状况； (5)巷道围岩锚固体强度提高以后，可减小巷道周围 破碎区、塑性区的范围和巷道的表面位移，控制围岩 破碎区、塑性区的发展，从而有利于保持巷道围岩的 稳定。
采空区下回采巷道支护方案数值模拟研究
于应力降低 区。支 护方案有两个 ：一是巷道处 在应 力降低 区，如果应 力水平非 常低可 以不支 护 ，二是
收稿 日期
２ ０ １ ４ — ０ ７ — ０ ９
采 取支护措施 。对 两个方案分别 进行数值模 拟以说
明不同效果 。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作者简 介 李生 亚 （ １ ９ ７ ７一 ），男， 山西榆社 人 ，２ ０ １ ４ 年毕 业 于太原理 工大学，工程师 ，现在汾 西矿业集 团中兴煤业公 司从事
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｇ ｏ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｍ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
１ 工 作面 概况 某煤矿 ６ ２ ０ ３ 工作面位于井 田的西南 ，所属煤层
为６ 号煤层 下分层 ，东邻 ６ ２ ０ ４工作 面，西邻 ６ ２ ０ １ 工 作 面，依次布置 ６ ２ ０ ３ 工 作面运输顺槽 、切 眼和 回风 顺槽 （ 待 掘进 ）。工 作面埋深 为 １ ７ ０ ￣ ２ ２ ０ ｍ。由于历 史开采因素 ，６ ２ ０ ３ 工作面上部存在采空区 ，与工作面
２ 采空 区下 回采巷 道支 护数值 模 拟分析
开挖采 空区后 ， 岩体原有 的应力状态发生改变 ， 导致上覆岩层 垮落 ，直至 充满采空 区。结合 该煤矿 具 体情况 ，在 ６ ２ ０ ３ 上 面的采空 区岩层充分垮落后 ， 再开挖 ６ ２ ０ ３工作面 回风顺槽 ，用 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ∞分别模拟 ６ ２ ０ ３ 回风顺槽在不支护 与支护时监测断 面 ａ 、 ｂ 、 Ｃ 、
童 撼蕉 钟救
２ ０ １ ４ 年 第 １ Ｏ 期
采 空 区下 回采巷 道 支 护方 案数 值 模 拟 研 究
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薹 ４ 与 为 掘 瓦 有 进 结 河 斯 效 ， 同 语 南 突 缓 时 煤 解 出 通 业 矿 工 过 化 井 作 对 工 面 ， 受 ２ 集 接 １ 瓦 ４ 团 替 １ 斯 鹤 工 ， 六 影 煤 作 矿 响 公 面 在 ， 运 司 矿 ２ 六 输 井 １ ４ 矿 巷 ３ 采 为 支 掘 鹤 空 护 接 壁 区 技 替 矿 上 术 紧 区 进 张 煤 行 。
摘要 ： 河 南 煤 业 化 工 集 团鹤 煤 六 矿 为煤 与 瓦斯 突 出矿 井 ， 为 缓 解 工 作 面接 替 紧 张 的局 面 ， 六矿 在 ２ １ ４ ３采 空 区
上进 行 掘 进 ， 同时 对 ２ １ ４ １工作 面运 输巷 支护 技 术 进 行 数 值 模 拟 。 结 果 表 明 ， 增 加 顶 板 锚 索 密度 ， 不仅 能 改善
为丘 陵地貌 ， 地势 北 西 高 、 南东 低 ， 其 位 置 所 对应 的
地 面标 高 ｌ ２ ６ ． ５ ０～ ２ ２ ７ ． ７ ０ ｍ， 高差 １ ０ １ ． ２ ０ ｍ。
受 煤 层 赋存 条件 及 矿 井生 产 、 掘 进 任务 紧 张等 因素影 响 ， 经常 出现在 采空 区上部 掘进 的蹬空 巷道 ，
７ ４・
２ ０ １ ３ 年第 １ ２期
中州 煤 炭
总第 ２ １ ６期
况 二相 比 ， 工 况一 顶板锚 杆及 锚索 屈服 区域更 均匀 ， 同时 ， 帮部锚 杆 受拉 区域也有 所减 小 ， 说 明增 大顶板 锚索 密度 ， 不仅 能改善 顶板 锚杆锚 索 的受力 屈服 ， 同 时还 能减 小帮部 锚杆 的受 拉屈服 范 围。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ９一ｌ ３
３ 数 值 模 拟 结 果 分 析
３ ． １ 应 力
２ １ ４ １ 工 作面运 输 巷属于蹬 空 巷道 ， 其下 为 ２ １ ４ ３
作者简介 ： 杜志清（ １ ９ ７ ４ 一） ， 男， 内蒙 古 卓 资 人 ， 工程师 ， １ ９ ９ ７年 毕 业
道 整体 的 不 均 匀 下 沉 导致 巷 道 产 生 拉 伸 破 坏 。
针对该 情况 ， 对六 矿蹬 空巷 道 ２ １ ４ １工作 面运输 巷进 行 了支护技 术研 究 。
２ １ ４ １工作 面运 输 巷 掘 进 时 揭 露 的泥 岩 、 砂质泥岩 、 细砂 岩 、 煤 线作 为 建模 对 象 。结 合 数值 模 型建 立 的
ｍ。 由于局部 岩 层 厚 度较 小 ， 单元 格 在 局 部 范 围 内
进行 了加 密处理 ， 模 型两侧 限制水 平方 向移 动 ， 模 型 底边 限制 水平方 向和垂 直 方 向移 动 ， 模 型上 表 面 为 应力 边界 ， 根据 埋深施 加 １ ５ ． ５ ＭＰ ａ 补 偿载荷 用来 模 拟 上覆岩 体 所 受 重力 ， 侧 压 系数 为 １ 。材 料 破 坏 遵 循 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ强度准 则 。
图１ ２ １ ４ １工作 面运 输 巷 与 ２ １ ４ ３采 空 区层 位 关 系示 意
由于 其下采 空 区垮落 未充 分 ， 巷 道 受 采空 区残 余应
力 扰 动影 响 ； 此外 ， 巷 道 一 般 布 置在 采 空 区边 缘 ， 巷
２ 数 值模 型 建 立
根据 ２ １ ４ １工 作 面 运 输 巷 围岩 地 质 条 件 ， 选 取
根 顶板锚 索 ， 规格 ２ １ ． ８ ｍ ｍ× ７ ２ ０ ０ ｍ ｍ； 两 帮分 别
布 置 ５根 锚 杆 ， 锚杆规格 为（ ２ ｊ ２ ０ ｍ ｍ ×２ ５ ０ ０ ｍｍ。
在砂 质 泥岩顶 板 区段 ， 顶板 锚索 减为 ３根 ， 其 他支 护
参 数 同复合顶 板 区段 支 护参数 一致 。
２ ０ １ ３ 年第 ｌ ２ 期
中州 煤炭
总第 ２ １ ６ 期
蹬 空 条 件 下 回采 巷 道 锚 杆 支 护 技 术 及 围岩 变 形 数 值 模 拟
杜 志清 ， 陈立 军 ， 柴 磊 ， 李玉峰 ， 李发 庆
（ 河 南煤 业 化 工 集 团 鹤 煤 公 司 ， 河 南 鹤壁 ４ ５ ８ ０ ０ ０ ）
顶板锚杆锚索的受力屈服， 同时 还 能 减 小 帮部 锚杆 的 受 拉 屈服 范 围。 关键 词： 蹬空 ； 锚杆 支 护 ； 围岩 变 形 ； 数 值 模 拟 中 圈分 类 号 ： Ｔ Ｄ ３ ５ ３ ． ６ 文献 标 志 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ｌ ２— ０ ０ ７ ４— ０ ３
原则 ， 建立 ２ １ ４ １工作 面运 输 巷 数值 计 算 模 型 ， 计 算 模 型采用 矩形 网格 单 元 ， 整 个 模 型宽 ４ ５ ０ ｍ， 高２ ０ ０
１ 支 护 方 案
鹤壁六 矿 ２ １ ４ １ 工 作面运 输巷 与 ２ １ ４ ３采 空 区层 位关 系如 图 １ 所 示 。按 照顶 板 岩性 差异 ， ２ １ ４ １工 作 面 运输巷 支护设 计 ， 将 巷 道 分 为复 合 顶板 区段 及 砂 质 泥岩顶 板 区段 不 同方案 支护 ， 在复合 顶板 区段 ， 巷 道 顶板 布置 ６根 锚 杆 ， 规 格 ２ ２ ｍ ｍ× ２ ８ ０ ０ ｍｍ； ５
河南 煤 业 化 工集 团鹤 煤 公 司六 矿 始 建 于 １ ９ ５ ８
年， １ ９ ６ ４年 投 产 ， 原设计生产能力 ６ ０万 ｔ ／ ａ 。１ ９ ９ ５ 年 对矿 井进 行 了改 扩建 ， 扩 建 后设 计 生 产 能 力 １ ２ ０
万 ｔ ／ ａ ， 核定 生 产 能力 １ ３ ０万 ｔ ／ ａ 。井 田南北 走 向长 ９ ． ５ ｋ ｍ， 东 西倾 向 宽 ２ ． ５ ｋ ｍ， 面积 约 １ ８ ｋ ｍ 。该 区
于黑龙江科技学院 ， 长 期从 事 煤 矿 技 术 管 理 Ｅ作 ， 现任 鹤 郑 公 司 总经
理 。
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工作面 采空 区 ， 图 ２为 ２ １ ４ ３工作 面 回采后垂 直 应力
分布 云图 和塑性 区分 布图 ， 由于 ２ １ ４ ３工作 面 回采 完 毕， 在工 作 面两侧 一定 范围 内形成应 力 集 中区 ， 同时