回采巷道预应力锚杆支护参数模拟优化研究
张合超,吴浩源
( 河北工程大学 资源学院,河北 邯郸 056038)
摘 要:针对慈林山 9103 巷道收敛变形小以及巷道服务年限较短情况,通过 FLAC3D 模拟
不同锚杆支护参数条件下巷道支护效果,确保巷道安全使用前提下降低支护成本。结果表
明:最优化锚杆支护参数为:预紧力 30 kN、间排距 1 000 mm!1 200 mm、直径 20 mm、长
度 2.2 m,锚索仍沿用
"
18.9 mm#5 300 mm、排距 3 600 mm 方案;工程实际支护效果良好,
虽较原支护方案围岩变形量有所增加,但仍在变形安全允许范围内;巷道支护材料消耗平均
优化比例超过 50%,支护成本明显降低。
关键词:回采巷道;锚杆支护;安全;成本;参数;优化
中图分类号:!"#$% 文献标识码:A 文章编号:2095- 5979(2015)07- 0010- 04
Recover
y Roadway Prestress Bolting Parameter
Simulation and Optimization
ZHANG He- chao, WU Hao- yuan
& !"#$$% $& ’()$*’"()+ ,(-(. /0.1(’).23 $& 405.0((’.05+ ,60760 0560388 9#.06 ’
Abs tract:Based on little convergence deformation and short service time of Cilinshan 9103 roadway, support effect of the
roadway was simulated by FLAC3D under different bolt support parameters to ensure low supporting cost under safe use.
The result showed that the most optimized support parameters were pretightening force 30 kN, inter- row spacion 1 000
mm$1 200 mm, diameter 20 mm, length 2.2 m, anchor cable
%
18.9 mm&5 300 mm, distance between rows3 600 mm,
with good support effect, surrounding rock displacement amount increased in safe allowance range, the roadway support
material consumption proportion exceeded 50%, with obvious low support cost.
Key words:recovery roadway; bolt support; safety; cost; parameters; optimization
收稿日期:2015- 05- 22;责任编辑:聂明勋
作者简介:张合超 (1989—),男,河北邯郸人,硕士研究生。Email:zhanghechao1202@163.com
引用格式:张合超,吴浩源. 回采巷道预应力锚杆支护参数模拟优化研究[ J ]. 煤炭与化工,2015,38 (7):10- 13.
0 引 言
煤矿开采巷道支护中存在较多的支护不合理
性,煤矿巷道支护设计往往凭借以往的支护经验,
或一味地增加支护强度。此举不仅大大造成了支护
的浪费,增加了巷道支护成本,而且支护强度的增
加意味着施工任务量与难度增加,这在很大程度上
影响了采准巷道的掘支效率与工作面的正常接替。
就目前而言,回采巷道支护中应用较多的为锚杆支
护,其支护机理是通过施加径向约束力提高围岩的
残余强度,以充分发挥围岩自承能力。锚杆支护参
数对于锚杆支护效果有着显著的影响,尤其是锚杆
预应力,合理预应力参数能够形成有效的压应力场
叠加,抑制围岩变形、剪切破坏与离层等情况出
现,其他各支护参数亦对压应力场有着不同程度的
影响。锚杆支护的关键在于确定有效的压应力场
分布,过强的支护虽能够进一步确保应力场叠加
程度与巷道最终支护效果,但这会降低采准巷道
施工速度,并造成严重的支护浪费。慈林山煤矿
隶属于山西潞安矿业集团,现阶段主采煤层为 9 号
和 15 号,9 号煤层作为辅助开采煤层。9 号煤层
9101 工作面支护沿用以往的支护经验,并没有进
行科学合理的支护设计,工程实践中支护效果较
好,但是为确保巷道安全和降低巷道支护成本,在
保证巷道安全使用的前提下,对 9103 工作面回采
巷支护进行优化设计。
Coal and Chemical Industry
煤 炭 与 化 工
第 38 卷 第 7 期
Vol.38 No.7
July 2015
Coal and Chemical IndustryCoal and Chemical IndustryCoal and Chemical IndustryCoal and Chemical IndustryCoal and Chemical IndustryCoal and Chemical IndustryCoal and Chemical IndustryCoal and Chemical Industry
2015 年 7 月
问
题 探 讨
10