大断面托顶煤巷道支护参数优化

Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１４１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｔｏｐ ｃｏａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ７１０５ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｔｕｎｎｅｌ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｌｅｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｆｉｌｅｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ｃａｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌ．Ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｔｏｐ ｃｏａｌ；ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２． Ｗａｎｇｚｈｕａｎｇ Ｍｉｎｅ，Ｌｕａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌｔｄ．， Ｃｈａｎｇｚｈｉ ０４６０３１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
在 潞 安 集 团 王 庄 煤 矿 ，其 ７１０５ 工 作 面 运 输 巷 道 采用５．５ｍ×４．５ｍ 大 断 面 巷 道 布 置，沿 底 掘 进，形 成了大断面托顶煤巷道。由于该特大断面托顶煤巷 道 跨 度 大 ，一 旦 巷 道 开 挖 ，顶 煤 极 易 离 层 、冒 落 ，从 而 影响巷道的整体 稳 定 性。 针 对 上 述 情 况，文 中 结 合 王庄煤矿生产地质 条 件，采 用 比 选 与 数 值 模 拟 相 结 合的方法，对回采工 作 面 运 输 巷 道 的 支 护 参 数 进 行 优 化 选 择 ，找 出 合 适 的 支 护 参 数 ，为 该 矿 的 支 护 设 计 提供理论基础。 １ 王 庄 煤 矿 地 质 概 况
摘 要：针对大断面托顶煤巷道，通过采用数值模拟及现场监 测 对 王 庄 煤 矿 ７１０５ 运 输 巷 道 进 行 了 支 护参数的优化研究，得到了合适的支护参 数，并 对 其 支 护 效 果 进 行 了 监 测。 观 测 结 果 表 明，该 支 护 方 案 有 效 地 控 制 了 运 输 巷 道 围 岩 变 形 ，很 好 地 保 证 了 大 断 面 托 顶 煤 巷 道 的 安 全 ，为 今 后 的 类 似 巷 道 提 供 了 参 考 。 关键词：托顶煤；支护参数；优化；监测 中 图 分 类 号 ：ＴＤ３５３．６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００４－４０５１（２０１２）１２－００９６－０４
第 ２１ 卷 第 １２ 期 ２０１２ 年 １２ 月
中 国 矿 业
ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ． ２０１２
大断面托顶煤巷道支护参数优化研究
张 日 林１，２， 王 家 臣１， 朱 建 明３
（１．中国矿业大学 （北京）资源与安全工程学院，北京 １０００８３； ２．山西潞安环能股份公司王庄煤矿，山西 长治 ０４６０３１２； ３．北方工业大学建筑工程学院，北京 １００１４１）
王庄煤矿为潞 安 矿 区 大 型 生 产 矿 井 之 一，矿 井 采用主斜结合的 盘 区 石 门、上 下 山 开 拓 方 式。 井 田 内共有 ６ 个 可 采 煤 层，分 ａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｔｏｐ ｃｏａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌ
ＺＨＡＮＧ Ｒｉ－ｌｉｎ１，２ ， ＷＡＮＧ Ｊｉａ－ｃｈｅｎｇ１ ，ＺＨＵ Ｊｉａｎ－ｍｉｎｇ３ （１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ＆ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｂｅｉｊｉｎｇ），
我国厚煤层多年来一直采用分层和放顶煤开采 方 法 ，其 中 分 层 开 采 效 率 低 ，而 放 顶 煤 开 采 存 在 资 源 回收率低。上述开 采 方 法 对 易 自 燃 煤 层、高 瓦 斯 矿 井 存 在 瓦 斯 爆 炸 等 不 安 全 隐 患 ，因 此 近 年 来 在 晋 城 、 神东、邢 台、淮 南、宁 夏 等 地，相 继 对 ５～７ｍ 煤 层 采 用一次采全 高 开 采 工 艺 。 ［１－５］ 该 工 艺 一 般 需 要 布 置 宽５～６ｍ、高为４～５ｍ 的特大断面巷道。 目前实施 的一次采全高 矿 井 其 巷 道 断 面，一 般 均 达 到 ４０ｍ２， 甚至更大。此类巷道的主要特点是巷道顶板一般留 有２～３ｍ 的 煤 层。 因 此，随 断 面 面 积 的 增 大，其 支 护难度也显著增加，特 别 是 在 煤 体 比 较 破 碎 或 者 软 岩的条 件 下，大 断 面 托 顶 煤 巷 道 支 护 问 题 尤 为 突
收 稿 日 期 ：２０１２－０９－１５ 作 者 简 介 ： 张 日 林 （１９６８－ ），男 ，山 西 大 同 人 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事 采矿工程研究。
出［６］。上述情况，对 巷 道 的 支 护 措 施 提 出 了 更 高 的 要 求 ，而 支 护 参 数 的 不 断 优 化 设 计 ，则 是 实 现 巷 道 最 终支护参数的关键 。 ［７］