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型钢支架组合而成,如图 3 所示:四岔门每一侧都架设 2 架
(
见图 1),形成对四岔门顶板的整体控制,接茬处可以腰严背
实,不存在空顶,大大提高了支护强度。
(2)采用穿十字钢梁,以增加支架的稳定性,布置方式如
图 1 所示,十字钢梁采用 29U 型钢加工,钢梁间距 500mm,钢
筋网过顶,钢筋网规格 800mm!800mm,网格 80mm"80mm,
主筋采用 10mm 圆钢制作,副筋采用 6mm 圆钢制作。
传统的 U 型钢梁只能顺圆拱穿插,且只能控制一侧巷道,
无法与四岔门周边 U 型支架组成一个整体,稳定性差,穿十字
钢梁(布置方式见图 1)可以弥补这一缺点,十字钢梁与四岔门
四侧组合对子棚形成一个整体,不仅提高了支架的稳定性,而
且大大提高了支架的整体支护强度。
3.2 工程实施及技术要求
(1)施工顺序:#首先,用单体加固四岔门周围 10m 范围
内的旧支架,四岔门中心部位用井字型木垛加固。$其次,架
设 2# 组合对子棚及穿上层 U 型钢梁,用钢筋网过好顶后,再
架设 1# 组合对子棚及穿下层 U 型钢梁%施工结束后,对四岔
门进行喷浆封闭,并加强该地段矿压监测监控。
(2)施工技术要求:&巷道净高、净宽符合设计要求。’组
合 U 型钢对子棚垂直顶底板架设,前倾后仰(1)。U 型棚接
茬处用卡揽固定(按上图),螺母拧紧力矩≮300N·m。严禁空
帮、空顶、空肩窝,严禁架设等劲棚。*十字钢梁与组合 U 型钢
对子棚搭接处用特制卡揽固定,十字钢梁上方要按设计要求
用钢筋网腰严背实,严禁空帮。+施工结束后,施工单位要重
新对卡揽螺母进行检查,如有松动,及时拧紧,然后喷浆封闭,
喷射混凝土配比:水泥:黄砂:石子 =1:2:2。,按要求安设测点
进行矿压监控。-施工单位要严格施工质量管理与过程控制。
4 支护效果分析
经
过近 2 年的矿压监测监控,到目前为止,Ⅳ32112 风巷
上口四岔门支架顶板下沉量为 100mm,两帮相对位移为
200mm,都在预计变形范围之内,支护效果明显。另外,在其他
地点四岔门也使用了类似的支护方式,也取得了成功,该支护
技术的成功实施不仅解决了我矿的一个修复支护难题,也为
类似条件下的巷道支护提供了一个可靠的技术途经。
作者简介
鲁金海,1962 年出生,1983 年毕业于徐州煤校采煤专业,
工程师,现任淮北矿业集团公司袁庄煤矿采煤副总工程师。
(收稿日期:2010- 5- 23)
大采高综采面煤壁片帮机理及控制技术研究
田建良
(
安徽理工大学, 安徽 淮南 232001)
摘
要 煤壁片帮是大采高综采面经常遇到的问题,它严重影响了职工的人生安全和生产的正常进
行,本文主要是简单分析煤壁片帮的机理、塑性区的宽度,然后分析影响煤壁片帮的因素,并提出一些相应
的控制措施。
关键词 大采高综采面;煤壁片帮;机理及控制
中图分类号:TD31 文献标志码:A 文章编号:1009- 0797(2010)06- 0042- 02
煤壁片帮是煤体在矿山压力作用下,破碎后滑塌下来的
一种矿压显现现象。煤体在尚未开采前,应力相对保持平衡,
当煤体开采后,煤体中的应力进行重新分布,在煤壁前方就产
生了超前支承压力,此时的水平应力迅速减小,而垂直应力迅
速增大。由于煤壁内的煤体处于二向应力状态,其抗压强度急
剧降低,此时的煤体必然率先达到强度极限后破坏,并且呈格
里菲斯强度破坏特征,而后出现裂隙。随着老顶的周期来压,
煤壁首先会在节理裂隙比较发育的地方破坏,当支承压力达
到一定值后,煤体就加剧破坏,从而造成煤壁片帮。煤壁片帮
不仅会影响到职工的人身安全与生产的正常进行,而且煤壁
片帮会导致空顶距增大,进而引起端面冒漏使顶板条件恶化。
最终导致支架与围岩关系恶化而引起顶板事故。为保证大采
高综采面的正常的安全生产,就必须在开采前对煤体的强度
及破坏情况做出分析。要实现对煤壁片帮的正确预测就应该
对煤壁的塑性区的宽度做出分析。
1 大采高煤壁片帮的机理分析
根据摩尔库仑强度准则 /=
c+0tan1,煤体的破坏不仅
与所受的围岩应力、支承压力的大小有关,而且与煤体内部存
在的弱结构面(如节理、裂隙等)也是有关的。主要决定于最大
主应力 21 与弱面之间的相互关系。
当最大主应力 31 与弱面垂直的时候,煤体的强度与弱
面是无关的,煤块的强度就是煤体的强度。
当主平面与弱面的夹角为 454+
5
2
时,
此时煤体沿弱面
破坏,弱面的强度就是煤体的强度,此时煤体的节理裂隙很容
易贯通进而导致煤壁片帮。
当最大主应力 61 与弱面平行时,由于弱面的抗拉强度
比较小,煤体将会因弱面的横向扩张而破坏,此时煤体的强度
将介于上述两者之间。
2 煤体塑性区的宽度
随着工作面的不
断的推进,在煤体前方就产生了数倍于
原岩应力的超前支承压力 K7H。在较高的支承压力的作用
下,煤体就会超过强度极限由弹性变形转入塑性变形。就会产
生松动破碎区和塑性区,此时应力和塑性区均向内部转移。在
破碎区内(图 1 中Ⅰ),煤体已经开始松动坍塌,不能够承受和
传递垂直应力。塑性区靠近煤壁一侧的煤体(图 1 中Ⅱ),其支
承压力要低于原岩应力,并开始发生位移。塑性区的另外一侧
(图 1 中Ⅲ)与弹性区应力升高的部分(图 1 中Ⅳ)共同组成了
煤矿现代化
2010 年第 6 期
总第 99 期
42
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DOI:10.13606/j.cnki.37-1205/td.2010.06.041
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