（矿业工程专业论文）大采深复杂围岩双大巷跨采技术研究.pdf

l 【j 东科技大学工程颈士学位埝文 摘要 摘要 我国煤矿底板巷道的维护大多是通过跨采来实现的。与保留煤柱的方法相 比，跨采虽然在垮采当时对其下部巷道有短时i 、b 】的影响，但跨采后巷道即处于 卸压区，有利于巷道的长期稳定。为了解放汶南煤矿6 5 0 水平火巷及西翼总回 风巷上覆煤层储量，实现巷道的长期稳定，本文根据其现有的巷道维护状况和 地质条件，通过计算机模拟和理论分析，提出了具体的跨采方案，加固方案以 及相应的技术措施，以保证矿井的安全i f 常生产。 关键词：大采深复杂围岩跨采计算机模拟加固方案 山东科技大学工程硕士学位论文 摘整 a b s t r a c t i no u rc o u n t r y ，c o a lm i n e su s e sg e n e r a l l ym i n i n go fs p a n n i n ge n t r yf o rt h e e n t r ym a i n t e n a n c e c o m p a r e sw i t ht h er e t e n t i o np i l l a r s ，t h em i n i n go fs p a n n i n g e n t r ya l t h o u g hh a st h et e m p o r a r yi n f l u e n c et oi t sl o w e rp a r te n t r y ，b u ta f t e rm i n i n g o fs p a n n i n ge n t r yt h ee n t r yn a m e l yt ob ei nt h er e l e a s eo fp r e s s u r ea r e a ，i s a d v a n t a g e o u si ne n t r yl o n g - t e r ns t a b i l i t y f o rr e c o v e r i n gt h ec o a la b o v et h e 一6 5 0 l e v e lm a i ne n t r ya n dm a i nr e t u r na i r w a yi nw e s t o fw e nn a nc o a lm i n ea n d a c h i e v i n gt h ee n t r yl o n g - t e r ms t a b i l i t y ，t h i sa r t i c l e b a s e st h ee x i s t i n ge n t r y m a i n t e n a n c ec o n d i t i o n sa n dg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，o b t a i n st h em a t e r i a lm i n i n go f s p a n n i n ge n t r yp r o j e c t ，r e i n f o r c e m e n tp r o j e c ta n dc o r r e s p o n d i n gt e c h n i q u em e a s u r e t h r o u i 曲t h ec o m p u t e rs i m u l a t i o na n dt h et h e o r e t i c a la n a l y s i s ，t oa s s u r et h e w e l l - b a l a n c e dc o n s t r u c t i o na n dt h ec o n s t r u c t i o ns e c u r i t y k e yw o r d s ：m i n i n gi nh i g hd e p t hm i n i n go fs p a n n i n ge n t r yo v e r p a s sm i n i n g c o m p u t e rs i m u l m i o n r e i n f o r c e m e n tp l a n 声明 本人呈交给山东科技大学的这片硕士论文，除了所列参考文献和世所公认 的文献外，全部是本人在导师的指导下的研究成果。本论文尚没有呈交于其他任 何学术机关作鉴定。 a f f i r m a i l o n 硕士签名：乡枇 日期：砷f 1d e c l a r et h a tt h i sd i s s e r t a t i o n ，s u b m i t t e di nf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t s f o rt h ea w a r do fm a s t e re n g i n e e ri ns h a n d o n gu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y ，i sw h o l l ym yo w nw o r ku n l e s sr e f e r e n c e do fa c k n o w l e d g e t h e d o c u m e n th a sn o tb e e ns u b m i t t e df o rq u a l i f i c a t i o na ta n yo t h e ra c a d e m i c i n s t i t u t e s i g n a t u r e ：) 2 ：k d a t a ：计哂厂 山东科技大学丁程硕士学位论文绪论 1 绪论 1 1 课题研究的意义 煤炭在我国的能源结构中占据重要地位，目前且在以后较长一段时间内将作 为主要能源而被开发利用。由j ：多年的开采，我国各矿区浅部煤炭资源逐渐减少， 深部开采所占煤炭总产量的比重日益增加。据统计，我国煤矿采深超过7 0 0 m 的已 由几 一处，最深的已超过1 0 0 0 m 。在国外主要采煤国家中，德国、英国、波兰、 独联体等都有深部开采矿井。德国煤矿矿井的平均采深约9 4 7 m ，最深的达到 1 7 1 3 m ；英国煤矿的平均采深为7 0 0 m ，最深的达到1 0 0 0 m ；波兰煤矿的平均采深 为6 9 0 m ，最深的达到1 3 0 0 m ；独联体已有许多矿井采深达到1 2 0 0 1 4 0 0 m 。并且， 随开采能力和机械化程度的提高，矿井正以每年1 5 5 0 m 左右的速度向深部延深。 随着开采深度的逐渐增大，采掘空间的围岩总体应力逐渐变大。原来在浅部 呈现为硬岩的岩体，在较高应力的作用下，逐渐进入软岩状态。软岩巷道最为显 著的特点为高地压、大变形、难支护。目前我国煤炭行业每年巷道掘进量约6 0 0 0 k m ， 软岩巷道约6 0 0 k m ，其中相当部分巷道需要返修。特别是在一些老矿区，由于开 采深度相对较大，深部软岩巷道维护问题更为突出，成为制约煤炭开采，影响矿 井经济效益的一大难题，同时也成为许多专家学者致力研究的领域。 我国煤矿底板巷道普遍采用跨采维护方式。与保留煤柱相比，跨采虽然对其 f 部的巷道有所影响，但跨采后巷道即处于卸压区，有利于巷道的长期稳定。因 此，只要巷道与煤层的层间距合适，合理确定工作面上下平巷的位置，对所跨巷 道根据采动影响情况采取适当加固措施，跨采方法优于留煤柱维护巷道，并且有 利于生产系统布置，提高煤炭回收率。 在埋深3 0 0 5 0 0 m 的条件下，我国有着丰富的跨采成功的经验。随着煤矿开 采普遍向深部发展，在浅部的成功跨采经验已不能适应深部开采，跨采巷道维护 1 1 益成为矿井生产中急需解决的重要问题。 新汶矿业集团汶南矿一6 5 0 水平西大巷担负着整个扩大区西翼的进风、运煤、 运料、排矸、行人等重要任务；西翼总回风巷担负着整个扩大区西翼的回风、行 人等重要任务，是整个扩大区西翼的咽喉。两巷服务年限皆长达3 0 年。这些地段 些查壁堇查兰壬壁堕士学位论文 绪论 一旦跨粟后破坏严重，修复工作将给矿井生产造成巨人损失，并且对生产安全存 在巨大威胁。因此必须提出切实合理的跨采方案，并实施跨采前预加固与卸压保 护技术措煎，这对于维护巷道的稳定，保证矿井安拿生产，具有重要的现实意义。 1 2 国内外研究现状 本世纪初，古典压力理论认为作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重量 廿i ，如海姆、郎金和金尼克理论。这些理论的不同之处在于对侧压系数的计算。 但是随着开挖深度的增加，古典压力理论暴露了许多缺陷。此时产生了塌落拱 理论，其代表有太沙基和普氏。塌落拱理论认冀f 塌落拱的高度与地下工程跨度及围 岩性质有关，认为巷道围岩具有自承能力一卜世纪5 0 年代以来人们开始用弹性力学 来解决巷道支护问题，其中最著名的有芬那公式和卡斯特纳公式。上世纪6 0 年代， 奥地利工程师l v r a b c e v w i c z 在总结前人经验的基础上，提出了一种新的隧道施工 方法，被称为新奥地利隧道施工方法，简称新奥法( n a t m ) 。1 9 7 8 年米勒教授较 全面的论述了这种方法的基本指导思想和摹本原则，并将其概括为2 2 条。1 9 8 0 年 奥地利土木工程学会地下空间分会把新奥法定义为：“在岩体或土体中设置的使地下 空问的周囝岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的的设计施工方法。”新奥法的核 心是利用围岩的自承作用来支撑隧道，促使固岩本身变为支护结构的重要组成部分， 使围岩与构筑物共同形成为坚固的支承环。其他理论还有t = t 本i i l 地宏和樱井春夫提 出的围岩支护的应变控制理论和萨拉蒙等人提出的能量支护理论。 我国软岩巷道支护系统研究工作始于1 9 5 8 年。目前在我国软岩巷道支护领域 具有代表性的有轴变论、开挖系统控制论、联合支护技术、锚喷一弧板支护理论、 松动圈理论，二次支护理论等。此外尚有许多相应的软岩支护技术出现。 随着计算机的普及，数值计算方法也得以广泛应用，如有限元法、边界元法、 离散元法等。以上述方法为基础的计算软件大量涌现，如a d i n a 、n o l m 、s a p 、 u d e c 、f l a c 、f i n a l 、2 d - 口和3 d d 等。这些软件在工程模拟和计算中发挥着 极大的作用。 可以预料，随着深部矿井的日益增多，深部软岩支护必将持续吸引更多的专 可以预料，随着深部矿井的日益增多，深部软岩支护必将持续吸引更多的专 家学者进入研究。 j 东科技大学工程硕士学位论文 绪论 1 3 研究的主要内容和技术路线 本文以大采深复杂围岩巷道为研究对象，针对其赋存条件复杂、应力分布状态 多样、稳定性差等特点，从巷道围岩所处的戍力场出发，认识围岩应力作用与巷 道变形破坏的关系，提出科学合理的支护参数和支护方式，为安全跨采提供理论 依据。 ( i ) 研究内容 上覆煤层跨采对双巷围岩稳定性分析： 加固方案及其参数优化设计； 巷道围岩变形特征及其矿压显现规律； 跨采方案设计与安全开采技术对策。 ( 2 ) 研究方法 本课题采用的研究方法主要有以下几种： 现场观测 在现场观测的基础上，对深部巷道围岩的表面位移、应力状态、锚杆受力、 采动条件、支护方式等进行分析，为理论分析及数值计算提供依据。 数值模拟分析 用f l a c 3 d 数值分析软件，对大采深巷道围岩的多元应力作用效应、结构效 应和变形破坏规律等进行模拟分析，为深部巷道加固和跨采奠定基础。 理论分析 在上述研究的基础上，对大采深高应力巷道围岩的变化演化规律、结构效应 和破坏机理等进行理论分析，给出科学合理的开采方法及支护设计方法。 ( 3 ) 技术路线 本课题研究的技术路线为：现场资料分析一数值模拟计算一理论分析一技术 方案确定一现场施工与监测一修正、总结研究成果。 山东科技丈学工程硕士学位论文课题研究的基础条件 2 课题研究的基础条件 汶南矿一6 5 0 水平西大巷及西翼总回风巷是整个扩大区西翼的咽喉，一6 5 0 水平 西大巷担负着整个扩大区西翼的进风、运煤、运料、排矸、行人等重要任务；两 翼总回风巷担负着整个扩大区西翼的回风、行人等重要任务。两巷服务年限皆为 3 0 年。 2 1 跨采巷道位置及支护方式 2 1 1 巷道位置 处于四采区开采范围内的一6 5 0 水平西大巷及西翼总回风巷，北邻4 1 1 0 2 3 工作 面采空区，与4 1 1 0 2 3 工作面上平巷的平距为7 5 m ，南部和上部未开采，西邻未开 采的六采区，东邻正在开采的4 1 1 0 2 工作面。在级商方向上两条巷道位于十三层煤 与十七层煤之间，上距十一层煤4 1 6 2 m ，如图2 1 所示。 2 1 2 巷道支护状况 一6 5 0 水平西大巷净断面积为1 4 4 7 m 2 ，掘进断面积为1 7 6 2 m 2 ，支护形式为锚 网喷，围岩较差的块段加二次网，锚杆问排距( 单层) 为1 0 0 0 r n m 1 0 0 0 r a m ，锚 杆型号为中2 2 r n m 、l = 2 2 0 0 m m 的全螺纹钢等强锚杆，锚喷厚度1 5 0 m m 。如图2 2 所示。 图2 - 2 , - 6 5 0 西大巷支护图 4 东科技大学工程硕士学位论文 课题研究的基础条件 r 璺 l 删辣 矗 扪婶 生 貉 ：壹 二 扣 暑 盘 嚆密 和 赋 ”意 鋈 = 昌 毪 ：；i 拍 每 箍 一显 蜡 终 n 翠 e 耵尊t 鞋 ： 峰 s e 嚣l； ： i 一一一 “积 i 5蕊- 蠹 羚 篡 芝l 1 唧9 詈 0 塞 耋 ； ：蓄璧f 、_ r l 。靖 挂 臣 蚤 再如 - 1 1 山 狮r 霎 2 强 1 ：2斗 - _ ? 歪 o _ _ 7 = 叮 厂 一 。 7 57 u ，? 少 一 “ 、 ， 二 。z 7 o 、 l 、 昌 导器昌宝 世掘删 蠹22 m 世橱瑙趟 恼匣 叫 口咎 殂嚣蕾如鹭栅辩世稚k陋o口em匝 东科技大学工程硕士学位论文 矿j 土肼测研究 一 o o h 蠡 _。 e 万 一蕾，： ，i 一 一 - j ! = - ，： 窝 一 j 孝 “ 三 鼻 ， ：_ ) | 、 一 己一 一 歹矿 。 o ， 一 - , j r 卜 一一 l o 】一 ：=，。， 可 - 、f 二 一 多 一一一 o 弋 n i、 。4 一 凸 + 7 一 一一一 。一厂 = 一型l u 之 二孑一 = ：牛吒 蚕+ - _ 陟+ j 一、 ： 一一 _ t 。o o _ 叫 ， o in 、 + _ 一 i 弋一 o 叫 o l 。 一 o t，- 呙譬2 卜辩龄蚓珥删 d o on 3 5 譬2 m 簿蝌蝴倒 匝繇蛊如；簪枷斛簿船卜钾状般e9-nn匝 山东丰斗技大掌3 - 栏硕士学位论文矿压观淘4 研究 由表面位移综合曲线图中看出，巷道顶底板移近量a b 段总下沉量为 1 2 6 0 6 m m ，移近速度为2 7 1 m m d ，巷道水平移近量c d 段总移近量为8 7 9 0 r n m ， 移近速度为1 8 9 m m d ，其中顶板下沉量a o 为2 8 3 3 m m ，f 沉速度为o 6 1 m m d ； 底鼓b o 段底鼓量为9 7 7 3 m m ，底鼓速度2 1 0 m m d ：巷道上帮c o 段，水平移近 量为3 8 4 8 m m ，移近速度为0 8 2 m m d ；下帮d o 段水平移近量为4 9 42 m m ，移近速 度为1 0 6 m m d 。 有以上数据表明，围岩移近量中顶沉小于底鼓，下帮移近量犬于上帮移近量。 分析原因，巷道现行支护较好，符合支护要求因此压力由底板释放出，而下帮由 于受顶板沿岩层垂直应力的影响，变形量明显高于上帮。 从综合曲线图中可以看出巷道变形大体可以分初始、活跃、衰减、稳定四个 阶段。 ( 1 ) 初始期( 工作面距测点9 0 m 外至初采切眼) ，岩层变形较小，顶底移近 速度小于l m m d 。 ( 2 ) 活跃期( 工作面距测点9 0 3 0 m ) ，此段处于相对剧烈变形阶段。顶底板 移近量为7 8 4 1 m m ，移近速度为1 7 4 r n m d ，水平移近量为5 7 1 2 r i m l ，移近速度为 1 2 7 m m d 。通过数据可以看出顶板及两帮围岩移近量及移近速度均较大，巷道内 出现局部喷层脱落，顶板下沉，两帮鼓出，由此可以看出，此为活动剧烈期。 ( 3 ) 衰减期( 工作面距设点一3 0 一6 0 m 之间) ，巷道顶底板移近量为2 1 5 m m ， 移近速度为2 0 m m d ，水平移近量为2 9 m m ，移近速度为2 6 m l r g d 。通过上述可以 看出，移近量相对变小、变缓，基本趋于停止。 ( 4 ) 稳定期，在工作面距设点一6 0 m 往外，巷道顶底基本稳定，无变化量。 5 3 巷道变形因素分析 ( 1 ) 从巷道的整个变形量来看，最关键的外力因素主要是受原4 1 1 0 2 3 。 作面的采动影响及滞后影响。 ( 2 ) 围岩变形量与巷道围岩强度之间的关系。根据测站l 和2 可以看出，由 于两站所处的岩性不同因而差别较大，测站l 处在巷道的东端岩性为1 5 层煤岩， 岩性分别为泥岩和粉砂岩，强度底，因而围岩变形量较大一些。测站2 处在巷道 西端为1 3 层煤岩，岩性为石灰岩，强度高，围岩的变形量相对就较小一些。 ( 3 ) 围岩变形量与垂深关系。从垂深来看巷道东端距工作面较近为4 0 m ，西 3 6 山东科技大学_ 3 - 程硕卜学位论文矿压观测研冗 端距离较大一些为6 0 m ，因而从整个变形量来看测点1 处在东端围岩变形量相对于 测点2 就大些。 5 4 结论与建议 ( i ) 整个跨采超前影响距离为9 0 m ，滞后影响距离为3 0 m 。 ( 2 ) 巷道设计布置时，位置要合理，尽量减少多个工作面的双重影响。 ( 3 ) 巷道布鼍同时要考虑好岩性，尽量布置在岩性较好的地方。 ( 4 ) 在工作面跨采之前，要对巷道提前进行二次支护，重新加固增强其抗压 能力。 3 7 山东科技大学工程硕士学位论文开采加崮方案及肯关技术措施 6 开采加固方案及有关技术措施 6 。1 跨采加固方案 在4 1 1 0 2 2 ：i ：作面放面过程中，及时、准确收集巷道实际揭露地质资料，并 对跨采面内的地质构造作出准确判断，以指导4 1 1 0 2 2 工作面的生产。从西大巷 及西翼总同风巷用途看，西大巷为双轨大巷，担负扩大区西翼的进风、进料、运煤、 排矸、行人等任务；西翼总回风巷主要担负扩大区西翼的回风。从巷道围岩性质 上看，西翼总回风巷所处围岩多为细砂岩，岩性较好，与上覆十一层煤岩柱较西 大巷要大：西大巷围岩大部为穿煤层或软岩，岩性较差，且其已受4 1 1 0 2 3 工作面 采动影响较大。因此，两巷加固应有侧重。对西翼总回风巷可适当降低加固力度， 重点加固西大巷，特别是限制两帮位移，保证双轨大巷的正常使用。 6 1 1 西大巷加固旋工设计 西大巷被压段所处围岩为十五层煤及其顶板粉砂岩，岩性较差，两头处于圃 定煤柱支承压力范围，加之在西大巷被压段施工过程中，揭露断层4 条，冈此对 两大巷不进行分段加固，而采取同一种加固方式。 ( 1 ) 加固范围的确定 4 1 1 0 2 3 采空区与西大巷平距为7 5 m ，从现场看，西大巷受采动影响较严重， 所以确定加固范围为：跨采面东西各1 0 0 m ，即西至开切眼以西l o o m ，东至停采 线以东1 0 0 m ，加固长度为8 4 0 m 。 ( 2 ) 加固方案 因受4 1 1 0 2 3 工作面采动影响，西大巷局部喷体离层，因此，在加固之前必须 先对离层位置进行喷浆，封闭喷体，以防漏浆。 锚索加固 拱部施工锚索3 根。其中拱顶1 根，对称布置2 根，间距2 0 0 0 r a m ，排距3 0 0 0 m m 。 锚索长度为6 m ，锚固长度为两块由2 8 r r m a x 6 2 5 m m 树脂药卷，注浆后实现全锚，使 用长度4 0 0 m m 的1 6 # 槽钢( 或1 1 # 工字钢) 托盘，用锚具锚紧，托盘长方向与 巷道走向一致。 锚、网护顶 3 8 坐变型垫奎兰三堡堡主兰垡丝兰! ! 墨型堕互塞墨亘差堡查堡兰 采用经纬铁丝网护顶，拱部护顶施工顺序：施工锚索时，铺设经纬网，同时 茫两排锚索中间施工两排全螺纹锚杆，上铁托板及托盘压网。锚杆选用由18 m m 、 l = 1 8 0 0 r a m 全螺纹锚杆，铁丝网选用4 2 0 0 m m 1 2 0 0 m m 的经纬铁丝网。 螺纹钢锚杆加固 根据矿压观测结论，巷道底板为主要压力释放区，底角处为应力集中区，两帮移 近从墙底角开始，应对跨采影响范围内巷道此部位加同支护。加固方法为：两帮自 底板以上5 0 0 r a m 处按3 0 4 5 。角下插布置单排全螺纹钢等强锚杆，选用中2 2 m m l = 3 0 0 0 m m 锚杆、一块巾2 8 m m 6 2 5 m m 树脂药卷加长锚，注浆时实现全锚，锚打 间距2 o m 。 注浆加固 全断面注浆。拱部利用锚索眼注浆，自锚索眼口一侧另打注浆孔进行注浆， 注浆孔与锚索眼打通，孑l 深5 0 0 r n m ；两帮利用墙底角锚眼注浆，自锚杆眼口一侧 ，j 打注浆孔进行注浆，注浆孔与锚杆眼打通，孔深5 0 0 m r n 。注浆孔与锚杆眼口间 距为3 0 0 m m ，选用中2 0 m ml = 3 0 0 m m 注浆锚杆，注浆压力不小于1 5 m p a 。 6 。1 2 西翼总回风巷加固施工设计 西翼总回风巷被压段所处围岩为十六层煤至十七层煤之间，以细砂岩为主， 考虑围岩岩性较好，经综合分析，采取以f a n 固方案。 ( 1 ) 加固范围的确定 固定煤柱支承压力范围：与西大巷类比，固定煤柱支承压力范围为东西各 1 0 0 m ，即西至开切眼以西l o o m ，东至停采线以东l o o m 。确定加固范围西至开切 j 艇以西l o o m ，东至停采线以东1 0 0 m ，加固长度为8 1 0 m 。 ( 2 ) 加固方案 锚索加固 拱部施工锚索2 根，对称布置，间距2 5 0 0 m m ，排距5 0 0 0 m m 。锚索长度为6 m ， 锚固长度为两块中2 8 r a m x 6 2 5 m m 树脂药卷，注浆后实现全锚，使用长度为4 0 0 m m 的1 6 # 槽钢( 或1 1 # 工字钢) 托盘，用锚具锚紧，托盘长方向与巷道走向一致。 注浆加固 全断面注浆。拱部利用锚索眼注浆，自锚索眼口一侧另打注浆孔进行注浆， 注浆孑l 与锚索眼打通，孔深5 0 0 m m ；两帮利用墙底角锚杆眼注浆，自锚杆眼口一 3 9 l i 东科技大学工程硕士学位论文开采加固方案及有关技术措施 侧另打注浆孔进行注浆，注浆孔与锚杆眼打通，孔深5 0 0 m m 。注浆孔与锚杆眼广_ 1 间距为3 0 0 m m ，选用由2 0 m ml = 3 0 0 m m 注浆锚杆，注浆压力不小于1 5 m p a 。 螺纹钢锚杆加固 对跨采影响范围内巷道墙底角加固支护。加固方法为：两帮自底板以上5 0 0 r a m 处按3 0 4 5 。角下插布置单排全螺纹钢等强锚杆，选用q b 2 2 r a ml = 3 0 0 0 m m 锚杆，+ 块4 ) 2 8 r a m x 6 2 5 m m 树脂药卷加长锚，注浆时实现全锚，锚杆间距2 o m 。 6 2 跨采技术措施 为了维护一6 5 0 水平西大巷及西翼总回风巷围岩的长期稳定，必须采取跨采卸 压与围岩加固相结合的方法。由于该项 作复杂，涉及到不少非常规的工序，因 此，每次施工前必须事先制订安全作业规程，以确保跨采期间的生产安全。 ( 1 ) 根据跨采巷道矿压观测结论，跨采时巷道矿压经历初始、活跃、衰减、 稳定四个时期，主要破坏阶段在活跃期。因此，必须采取措旄快速、匀速开采， 以缩短活跃期，最大程度的减轻巷道破坏程度。 ( 2 ) 在回采工作面推进过程中，做好悬顶打放工作。当工作面悬顶面积超过 2 5 m 2 时必须强制放顶。 ( 3 ) 开采过程中，制定周密的矿压观测方案，加强对西大巷及西翼总回风巷的 矿压观测，经常及时分析观测数据，及时制定修补加固方案。做好工作面周期来压预 报，在巷道受压最剧烈地点挂牌警示，提前预防，防止巷道被破坏伤人。 ( 4 ) 工作面回采遇断层和变薄带时必须硬过，不能留煤柱和岩柱。 ( 5 ) 跨采面开采期间，六采区也同时掘进，为减轻跨采时西大巷底鼓对运输造 成的影响，在西大巷铺设双轨，当底鼓影响通车时，制定卧底措施，对巷道进行双 轨交替卧底，以保证卧底时不影响六采区的掘进。 ( 6 ) 跨采面开采期间，西大巷正常排矸行人，每班应有专人对跨采巷道进行巡 查，及时摘除离层喷体，防止喷体脱落伤人。 ( 7 ) 跨采期间，西大巷将出现不同程度的底鼓，造成排水困难，因此采用u 形活水沟或用砌块垒砌临时水沟排水，上覆预制盖板作人行道，防止出现积水、减 少水沟维护工作量。 ( 8 ) 跨采结束压力稳定后，在不影响六采区生产的前提下，修复巷道，使其满 足使用要求。 4 0 系科技人学工程硕上学位论文主要结论 7 主要结论 本文通过工程实测，数值模拟和理论分析等研究方法，对大采深复杂围岩巷 道的多元应力作用效应及其稳定性进行了研究，得到了以下主要结论： ( 1 ) 巷道底板不论在何种应力条件下，其变形和发生塑性破坏的程度都比较 高。导致这结果的最主要的原因是巷道底板的直线形状和较大的水平应力作用。 力：深部矿井中，巷道围岩应力水平高，在高席力作用下，底板极易发生底鼓。必 要时应该适当进行支护，如采用反底拱、底板打锚杆、底板注浆等，以提高底板 抵抗变形的能力。当深度较大又存在水平构造应力时，底鼓逐渐不易控制，此时 心从根本上解决底板受力状态，即改直线型底板为反拱形并进行支护。但该过程 宵在掘进一段时间稍有底鼓后起底进行，此时水平应力已释放一部分，易于达到 长期稳定。 ( 2 ) 受跨采影响时。巷道围岩变形一般两帮小于顶底板，顶底板变形以底鼓 为主。巷道应力集中区及塑性区发育部位并不定是变形最大的部位，但对围岩 变形部位产生间接的影响。 ( 3 ) 跨采影响巷道需要加强支护时，应住受移动支承压力影响之前完成；加 强方法除常用的u 型钢支架外，建议选择补打锚卡f 或补喷等主动加固方式。 ( 4 ) 水平构造应力能造成巷道两帮和底板移近量的急剧增加，但对顶板移近量 影响较小。因此在存在水平构造应力的条件下应将控制重点放在两帮，通过加大锚 卡1 长度和密度及敷设钢带等措施控制两帮移近，同时布置基角锚杆，增加帮与底的 联系，提高巷道整体性。 ( 5 ) 与应力条件相比，围岩的物理力学特性更为重要。无论是构造应力还是 采动压力的影响，巷道围岩周边变形总是在有软弱层部位最为严重。因此围岩结 构及物理力学特性是巷道稳定性的主控因素。 ( 6 ) 锚杆在不同位置存在着受力不均匀的情况，一般在岩层强度较小的部位 锚杆受力较大，其他位鬣则相对较小。当受力差别比较大时，应通过改变局部锚 轩参数，采用不同的初锚力等方法改善巷道围岩应力分布，使其趋向均匀，提高 巷道的整体稳定性。 ( 7 ) 该工程解放压煤3 0 万t ，创造工业产值1 0 8 亿元延长了服务年限，同时 4 1 h 东科技大学工程硕士学位论文主要结论 也丰富了大采深下复杂围岩跨采技术内容，为此类条件下的跨采积累了技术经验， 取得了显著的经济效益和社会效益。 ( 8 ) 通过矿压观测可以看出，巷道变形大体分为初始、活跃、衰减、稳定四 个阶段，整个跨采超前影响距离为9 0 m 。滞后影响距离为3 0 m 。 【j 东科技大学工程硕士学位论文致谢 致谢 本文是在郭忠平教授的悉心指导下完成的。三年来，郭忠平教授始终关注着 沧文的进展情况，在课题研究的各个阶段都给予了关键性的指导，倾注了大量的 心血。文中的字里行间里无不浸透着导师的心血和汗水。导师兢兢业业的工作精 神、严谨的治学态度和高尚的品德令学生敬佩，并将永远激励作者不断进步。在 此谨向恩师致以衷心的感谢和崇高的敬意。 同时感谢参考文献所列成果的全体作者，是他们卓越的研究成果为本文奠定 r 良好的基础。 衷心感谢尊敬的各位教授、专家在百忙中对论文的审阅和指导。 最后感谢同窗好友及家人的帮助和支持。 山东科技人学工程硕上学位论文 致谢 参考文献 1 陆士良等底板岩巷和邻近煤层巷道位置及跨采矿压显现规律，煤炭科学技术【j 】， 1 9 9 & 2 2 ( 6 ) ：2 7 3 1 2 蒋金泉等跨采巷道围岩结构稳定性分类与支护参数决策，煤炭科学技术 j 1 ， 1 9 9 9 1 8 ( 1 ) ：8 1 - 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4 4 0 2 0 王彩根，马文顶，王楚光软岩巷道合理支护强度的研究宥石力学与工程学 报，1 9 9 8 ，1 7 ( 1 ) ：5 1 5 8 2 1 h a 多尔哈尼诺大等构造应力与井巷工程稳定性【m 赵淳义译北京：煤炭工 业出版社，1 9 8 4 2 2 s p i e t r u s z o a k 、z m r o z ：n u m e r i c a la n a l y s i so fe l a s t i c p l a s t i cc o m p r e s s i o no f p i l l a r sa c c o u n t i n gf o rm a t e r i a lh a r d e r i n ga n ds o f l e f i n g ，i n t j o u r o fr o c km e c h a n d m i n s c i ，v 0 1 1 7 ( 4 ) ，1 9 8 0 8 2 3 雅克毕，o 等实用岩层控制【m 】一e 京：煤炭工业出版社，1 9 8 0 1 2 2 4 苏翼林材料力学【m 北京：人民教育出版社，1 9 8 0 2 5 j c 耶格，n g