【摘要】：針對(duì)首山一礦11061工作面運(yùn)輸平巷厚泥巖復(fù)合頂板強(qiáng)度低、無(wú)穩(wěn)定承載結(jié)構(gòu)、頂板下沉量大的問(wèn)題,通過(guò)監(jiān)測(cè)巷道圍巖破壞及離層發(fā)育,統(tǒng)計(jì)巷道破壞具體形式,分析得出復(fù)雜應(yīng)力條件下厚泥巖復(fù)合頂板巷道破壞的力學(xué)機(jī)制�；谄帐瞎袄碚�,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體支護(hù)和破壞狀況,提出"預(yù)應(yīng)力錨桿+錨索承載結(jié)構(gòu),配合原生裂隙區(qū)域注漿加固"的改進(jìn)支護(hù)方案:預(yù)應(yīng)力錨索(桿)形成的主、次承載結(jié)構(gòu)協(xié)同作用,在兩承載層間的泥巖頂板形成壓縮區(qū)限制離層發(fā)展;布置傾斜錨索與垂直錨索,限制巷道頂幫角處圍巖塑性區(qū)擴(kuò)展,防止錨索錨固點(diǎn)所在巖層破斷失去承載能力。依據(jù)塑性圈理論和數(shù)值模擬等手段,確定錨桿、錨索等具體支護(hù)參數(shù),利用分區(qū)注漿加固泥巖強(qiáng)烈膨脹與松動(dòng)破壞區(qū)域。數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐的結(jié)果表明:與原支護(hù)方案對(duì)比,改進(jìn)的支護(hù)方案巷道變形量減少約50%,巷道圍巖完整程度明顯提高,有效地控制了厚泥巖復(fù)合頂板變形與破壞。
【圖文】：

同，針對(duì)具體條件下厚層軟弱頂板的破壞特征，分析圍巖控制機(jī)制，確定支護(hù)方案，給出錨固參數(shù)的確定方法，對(duì)于進(jìn)一步保證工程現(xiàn)場(chǎng)煤巷圍巖穩(wěn)定具有重要意義。2厚泥巖頂板變形破壞特征2.1工程概況首山一礦主采己15 17煤層，11061工作面煤層平均厚度約3.6m，傾角7°～12°，埋深約700m。煤層直接頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖及薄煤層復(fù)合頂板，均厚約10m；復(fù)合巖層之上是中粒砂巖，平均厚度2.2m；直接底板為砂巖。回風(fēng)平巷與運(yùn)輸平巷斷面寬度3.8m，兩幫高度分別為3.6，3.0m，頂板與巖層傾斜角度一致，巷道圍巖狀況見圖1。原支護(hù)方案采用錨桿、垂直單體錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)以及混凝土噴層聯(lián)合支護(hù)。圖1巷道圍巖分布情況Fig.1Distributionof11016roadway′ssurroundingrock2.2圍巖變形破壞情況巷道掘進(jìn)后60d內(nèi)，圍巖變形嚴(yán)重，金屬網(wǎng)撕裂，混凝土開裂。巷道頂板中心最大下沉速率為34mm/d，掘進(jìn)后60d內(nèi)最大累計(jì)頂?shù)装逡平繉⒔?00mm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)調(diào)查，圍巖破壞形式主要有拉剪破壞、膨脹破壞和松動(dòng)破壞，如表1所示。根據(jù)鉆孔窺視結(jié)果(見圖2)，頂板離層主要集中在頂板上方0～4m內(nèi)，4m以上頂板較為完整，離層發(fā)育逐漸減少。3厚泥巖頂板破壞特征力學(xué)分析首山一礦厚泥巖頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖和薄煤層形成的復(fù)合頂板，從下至上各層依次編號(hào)1，2，3，，6。各層物理力學(xué)參數(shù)見表2，建立如圖3所示的復(fù)合頂板力學(xué)模型，分析頂板發(fā)生離層的原因。如圖3所示，將厚泥巖復(fù)合頂板簡(jiǎn)化為組合梁結(jié)構(gòu)。巷道開挖后，煤壁和頂板破碎裂隙發(fā)育，梁支座的自由度增加，假設(shè)梁支座為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，位置處于圍巖塑性區(qū)與破碎區(qū)邊界處。對(duì)于第i(i=1，2，3，，，6)層，x處橫截面的彎矩值為

sofrocks序號(hào)巖性厚度/m自然視密度/(kg·m－3)彈性模量/GPa抗拉強(qiáng)度/MPa1泥巖2.721603.310.272砂質(zhì)泥巖4.322504.020.673煤0.514802.440.174砂質(zhì)泥巖1.522204.150.705煤0.714802.580.176中粒砂巖2.2233016.701.952()cos2ixiixlxMρhdgβ=(1)式中：()ixM為第i層在x處的彎矩值，iρ為第i層的自然視密度；ih為第i層的厚度；d為梁沿巷道長(zhǎng)軸方向?qū)挾�，取單位長(zhǎng)度1m；g為重力加速度；l為簡(jiǎn)支梁長(zhǎng)度；x為截面位置；β為巖層傾角，取10°。巷道開挖后，頂板各層因重力而彎曲，曲率為圖3厚泥巖復(fù)合頂板的簡(jiǎn)支梁示意圖Fig.3Sketchoffreelysupportedbeammodelofthickmudstoneroof1()ixiiiiMkrEI=
【作者單位】： 黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院;河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51574114) 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)資助(2016YFC0600901) 中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014M551290)~~
【分類號(hào)】：TD353

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本文編號(hào)：2525057