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南陽煤礦回采巷道支護方案優化設計

文檔作者：侯晉剛劉永廣文檔來源： 1．太原理工大學 2．山西高平科興南陽煤業有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年03月17日
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總第151期
2015年第9期
設計試驗
機械管理開發
M ECHANICAL M ANAGEM ENT AND DEVEL0PM ENT 1n0tal of 151
No．9 2015
南陽煤礦回采巷道支護方案優化設計
侯晉剛 。劉永廣
(1．太原理工大學，山西太原030024；2．山西高平科興南陽煤業有限公司， 山西高平048400)
摘要：針對南陽煤礦回采巷道出現局部底臌的現象，在對回采巷道圍巖條件研究的基礎上， 結合底
臌原因分析，提出了利用底腳錨桿支護及其他輔助支護聯合支護方案， 利用Flac3D數值模擬分析
軟件對新的支護方案進行模擬仿真。
關鍵詞：優化；聯合支護；Flac3D；模擬仿真
中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1003．773X(2015)09．0027．03
DoI：10．16525／i．cnki．cn14．1134／th．2015．09．008
引言
煤礦安全一直是煤礦生產的重要保證，煤礦
安全往往受到各種各樣的因素的影響。煤礦安全
的重要保障來自安全的支護技術，復雜的地質環
境給礦井支護帶來巨大的困難。我國煤礦的分布
地形較為復雜，所以必須為礦井設計不同的支護
方案，這對煤礦安全具有重要意義[1]。本支護方
案主要以南陽煤礦3號煤層的3202第二回風巷為
對象進行優化設計，3號煤層賦存于山西組下部，
煤層厚度4．11～6．00 m，平均5．25 rn，該煤層屬
全區穩定可采煤層。煤層一般含0～1層夾矸，夾
矸厚度0．02～O．50 m，巖性多為炭質泥巖，結構簡
單。該煤層頂板為細砂巖、粉砂巖、泥巖，底板為
細砂巖、粉砂巖、泥巖。煤層傾角1。～7。。頂板分
為基本頂、直接頂、偽頂。基本頂巖石類型為中粒
砂巖，厚度為8 m，巖性以石英為主，長石次之，并
含黑色礦物層面，含大量云母碎片及炭質碎屑，明
顯斜層理；直接頂巖石類型為粗粉砂巖，厚度約為
2 m，巖性深灰色，較堅硬，富含植物化石及大量云
母碎片，并夾菱鐵礦結核；偽頂巖石類型為泥巖，
厚度為0．1～O．3 m，巖性為黑色，水平層理十分發
收稿日期：2015-09—12
第一作者簡介： 侯晉剛(1975一)， 男， 山西陵川
人，本科，太原理工大學在職碩士研究生，注冊安全
工程師，現就職于山西高平科興南陽煤業有限公司。
育，較軟，易冒落。底板分為基本底、直接底。基
本底巖石類型為粗粒砂巖，厚度約為2 rn，巖性為
致密富含植物莖化石和云母碎片，炭質碎屑底部
具有波狀層理；直接底巖石類型為細粉砂巖，厚度
約為5 m，巖性為薄層及微薄層狀，不連續的緩波
狀層理層面有較多炭質碎屑及植物化石。
1 錨桿支護理論
1．1組合梁理論
巷道的安全受到各個方向應力的影響，不同
煤礦的巷道，甚至是同一煤礦的不同巷道的底板、
頂板由不同的巖石組成。巷道的頂板有的是由層
狀的巖石構成，此巷道在還沒有進行支護的情況
下，如果頂板向下沉降，同時還伴有各層脫離，巷
道會有垂直于層面的位移和平行于層面的位移，
并且每個分層中會分別出現受壓縮力形成的壓縮
區域和受拉伸力形成的拉伸區域。若使用錨桿穿
透各個巖層，使各巖層緊湊擠壓，會在它們之間產
生較大的層間摩擦力，這樣的力可以防止各層間
的移動，這樣一來會形成一個合成梁，該合成梁會
有更強的抗壓力、抗剪力，會使支護更加穩固。合
成度越高，整體性就會越強。這就是錨桿支護理
論中經典的組合梁支護[2]。
1．2組合拱(壓縮拱)理論
通常情況下，錨固噴漿支護(簡稱錨噴支護)會
起到多種支護作用。但是，當巷道處于軟巖的地質
中時，錨噴支護的作用是使巷道頂板形成一個組合

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