多软弱层复合顶板动压破坏过程及控制研究
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第
7
期
山
西 焦 煤 科 技
No．7
2014
年
7
月
Shanxi Coking Coal Science ＆ Technology
Jul．2014
·
试
验研究
·
收
稿日期
： 2014
－
05
－
18
作者简介
：
李国余
（ 1966—）
，
男
，
山
西应县人
，
太原理工大学在读研究生
，
高级工程师
，
主要从事矿井建设
、
生产方面的研究与管理工作
（ E
－
mail） tmjt_lgy@ 163．com
多软弱层复合顶板动压破坏过程及控制研究
李
国余
1，2
（ 1．
太
原理工大学 矿业工程学院
，
山西 太原
030024； 2．
大同煤矿集团 煤矿资源筹备处
，
山西 大同
037016）
摘 要 以
晋华宫矿
12
－
3 #
层
5103
巷
为研究对象
，
对动压作用下多软弱层复合顶板的破坏过程
、
破坏原因进行分析
，
得出其破坏过程可分为
：
拉伸起裂
、
裂隙贯通
、
局部冒落
、
大范围冒落
4
个阶段
，
且
破坏程度逐渐增大
，
提出了
“
钢带锚杆
”
+
“
钢梁锚索
”
的
“
钢锚
”
联合支护技术并进行工业性试验
。
结
果表明
： “
钢锚
”
联合支护在分别发挥锚杆
、
锚索各自支护作用的同时
，
增强了顶板支护整体性
，
提高
了顶板表面抗拉强度
，
降低了岩体拉伸应力
，
保证了煤矿的安全生产和工作人员的人身安全
。
关键词 动压作用
；
多软弱层复合顶板
；
钢带锚杆
；
钢梁锚索
；
工业性实验
中图分类号
： TD32
文献标识码
： B
文章编号
： 1672
－
0652（ 2014 ） 07
－
0023
－
03
软弱交替分布的复合岩体是自然界非常复杂的
岩体之一
，
该岩体具有非均质
、
非连续
、
横观各项同性
以及正交各项异性等力学特性
［1
－
3］
，
给巷道的支护工
作
带来了严重的挑战
。
尤其是存在多层软弱层的同
煤集团晋华宫矿
12
－
3 #
层
301
盘
区
，
以
8103
工作面
5103
巷为例
，
受动压影响下
，
顶板冒落时有发生
，
其
中
，
车场段较为严重
。
8103
工作面煤层厚
2 ～ 6．09 m，
平均
4．05 m，
呈
“
楔状
”
分布
；
底板为黑色砂质页岩
，
致密状组织
，
厚
度较大
；
老顶厚
4．25 m ，
为细粉砂岩
；
直接顶厚
4．2 m ，
为深灰色砂质页岩及细砂岩互层
，
以细砂岩为主
，
上
部有
0．70 m
碳质泥岩薄层状结构
，
下部质坚硬
，
由钻
孔摄像
［4］
得到直接顶详细岩性分布
，
见
图
1。5103
巷
车场断面为矩形
，
宽
4．5 m，
高
2．9 m，
沿
12
－
3 #
层
顶板
掘进
，
采用
“
锚杆
（
水泥托盘
）
+
锚索
（
钢托盘
） ”
支护
。
本文以该段巷道为研究对象
，
对动压作用下多软
弱层复合顶板的破坏过程
、
破坏原因进行分析
，
提出
“
钢带锚杆
”
+
“
钢梁锚索
”
的
“
钢锚
”
联合支护技术
，
并进行工业性试验
，
取得了良好的效果
。
1
动压作用下多软弱层复合顶板破坏过程分析
根据长期的拍照记录
，
发现随
8103
工作面或相
图
1 5103
巷直接顶岩性分布详图
邻
8101
工
作面采动影响程度的增强
，5103
巷多软弱
层复合顶板的破坏过程可以分为
：
拉伸起裂
、
裂隙贯
通
、
局部冒落
、
大范围冒落
4
个阶段
，
见图
2。
1）
拉伸起裂
，
巷道开挖后
，
顶板发生弯曲下沉
，
在锚杆
、
锚索的支护下
，
自重应力场中支护体承载能
力大于其自身所受荷载
，
顶板保持稳定
，
随回采工作
面的邻近
，
超前支承压力或相邻
^
工作面的侧向支承
压力升高
，
顶板下沉量上升
，
表面发生拉伸破坏
。
2）
裂隙贯通
。
由于岩体的非均质性
，
裂隙的数
量随应力的增加而增多
，
且裂隙方向分布复杂
，
最终
致使彼此裂隙相互贯通
，
顶板龟裂
，
完整性大幅度
降低
。
3）
局部冒落
。
多软弱层复合顶板软
、
硬岩交界
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