「論文推薦」楊仁樹課題組提出大幅提高回撤通道圍巖穩定性方案其它頭條網

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這是中國礦業大學（北京）楊仁樹教授課題組的最新成果。研究的創新點為：在分析覆巖活動規律的基礎上提出了合理的回撤通道位置，在提高支架初撐力的基礎上，頂板採用全錨索支護、煤幫為錨網索聯合支護。這項研究得到了國家自然科學基金的資金支持。

晉煤集團趙莊礦5310工作面為研究對象。趙莊礦主要開採3號煤層，採高大、煤層鬆軟、頂板條件差，各種隱伏斷層和構造多，工作面開採條件比較特殊。目前，工作面設備回撤主要採用無預掘回撤通道，即工作面推進至終採線後開掘回撤通道，採用錨杆、錨索支護。但對回撤通道的佈置和支護設計多以經驗為主，缺乏相應的理論指導。

回撤通道位置確定

5310工作面為典型的高強度開採工作面。工作面推進過程中，移架後直接頂首先在採空區發生離層冒落；基本頂達到其極限跨距後，發生斷裂、迴轉、觸矸，基本頂經歷“穩定—失穩—再穩定”週而復始的運動過程。

不考慮人為因素時，工作面推進至終採線時，回撤通道與基本頂斷裂位置有4種空間關係

，即巖塊B斷裂位置在煤壁上方、在回撤通道上方、在支架上方、在採空區上方。基本頂不同的斷裂位置如下圖所示。

通過分析計算確定採用此類回撤通道的必要條件是：週期來壓步距L>L₁+L₂，且保證具有足夠的安全距離L₃。其中L₁為支架尾梁距斷裂線的距離，L₂為回撤通道煤幫距支架尾梁的距離，L₃為回撤通道煤幫距巖塊A潛在斷裂線的距離。

回撤通道支護方案

圍巖控制對策

採用FLAC^3D軟件對回撤通道圍巖變形破壞情況進行模擬分析，為了便於計算採用平面模型，模型的長×寬×高為280 m×1 m×120 m，共11 069個單元和19 307個節點。在支護方案選擇時應堅持“頂幫協同控制”的原則。

支護方案

回撤通道頂板採用全錨索支護，煤幫採用錨網索聯合支護，回撤通道中部區域具體支護方案如下圖所示。

頂板支護：採用全錨索支護，錨索為直徑為22 mm的1×19股鋼絞線，共佈置6排。

煤幫支護：採用錨杆、錨索加鋼筋梯梁支護，每排佈置3根錨杆，2根錨索，每排錨杆和錨索採用鋼筋梯梁連接。間距為950 mm，排距為1 200 mm。

現場監測效果

工作面最後一次來壓結束後繼續向前推進4個循環，在最後一個循環前打設鎖口錨索。工作面停採後，為了對頂板提供更大的初撐力，防止工作面支架被壓死，減輕煤壁的壓力，在每臺液壓支架下方增設兩個單體液壓支柱，然後採用人工支掘的作業方式先開挖通道的上半部，再用採煤機掃底，保證回撤通道的斷面滿足要求，按照支護方案進行支護，回撤通道圍巖控制效果如下圖所示。