红柳煤矿1121工作面平巷锚杆(索)支护参数研究

摘要

软岩巷道支护是当今国内外地下工程界面临的一项重要而复杂的技术难题，近年来，宁东矿区在基本建设与开采过程中巷道多次出现片帮、冒顶等支护问题，严重制约着巷道的快速掘进，直接影响了矿井建设进程和安全高效开采。
　　 本文在参考大量文献的基础上，对软岩的概念、分类作了较为全面的归纳和总结，分析了软岩巷道围岩变形破坏的因素和原因，论述了限制软岩巷道围岩变形破坏的机理以及锚网索联合支护作用机理。
　　 通过对红柳煤矿1121 工作面平巷现场调查和历时一年的矿压观测，归纳出了1121工作面平巷围岩变形变化的原因，其中在进行矿压观测时分别应用数显式收敛仪、多基点顶板离层仪、松动圈测试仪、钻孔窥视仪等仪器，较全面地对围岩的稳定性和安全程度进行了分析与判断。在此基础上，应用自然平衡拱理论计算方法和围岩松动圈理论，采用锚杆动态信息设计法初步拟定出巷道新支护设计的基本参数。
　　 以红柳煤矿1121 工作面平巷为研究对象，在三维可加载物理相似模拟实验台上进行巷道相似模拟，模型尺寸为1500×1500×600mm，分别通过液压千斤顶加载系统施加不同的侧向和纵向载荷来模拟巷道不同埋深的水平和垂直应力场。巷道一半为原支护方案模拟，另一半为新支护方案模拟。采用光学全站仪、压力传感器、锚杆测力计、百分表等多种测试手段对巷道表面位移、深层围岩变形破坏、底板支承压力分布特征以及锚杆尾部受力进行观测，最后结合现场实测结果，对不同测试手段的数据进行相互验证。
　　 利用FLAC3D 数值模拟研究手段，对原支护设计方案和新支护设计方案进行对比分析，得到了不同位置、不同应力环境下围岩的离层、位移、应力分布规律。
　　 研究得出，顶板围岩松动圈范围在0～2.3m 之间，离层区域主要出现在顶板上方3m～2m 之间，新支护设计方案能有效限制围岩的变形和应力分布。