岩层控制理论与技术作业

中国矿业大学

2015 级硕士研究生课程考试试卷端氏煤矿大巷位置调整及围岩控制

考试科目：岩层控制理论与技术

考试时间：2016年7月

学生姓名：刘强

学号：TS15020130P2

所在院系：矿业工程学院

任课教师：窦林名教授

中国矿业大学研究生院培养管理处印制

摘要

针对沁和能源端氏煤矿该三条设计巷道穿层斜巷段的具体生产地质条件，采用动态系统设计方法确定巷道支护技术及支护参数，具体开展以下研究工作：

①根据采掘衔接需要，提前综合考虑地应力、地质构造及巷道围岩等条件，全面分析各种因素对巷道支护的影响；

②采用动态系统设计方法，合理确定各条巷道支护参数及支护技术；

③与现场生产实际相结合，当地应力、地质构造及巷道围岩等条件发生变化时，对支护参数做出合理调整。

关键词：大巷；穿层；FLAC3D；数值模拟；围岩控制

Abstract

Qinhe energy Duanshi coal mine roadway in the three design for wear layer oblique lane segment specific geological condition, the dynamic system design method is used to determine the roadway supporting technology and supporting parameters and specific research work carried out the following:

（1）According to the need of mining and mining, considering the in-situ stress, geological structure and surrounding rock and other conditions, the influence of various factors on roadway support is analyzed;

（2）Adopt the method of dynamic system design, reasonably determine the parameters and supporting technology of roadway support;

（3）Combined with the production practice, the local stress, geological structure and the surrounding rock and other conditions change, the support parameters to make reasonable adjustments.

Key words: large lane; wear layer; FLAC3D; numerical simulation; surrounding rock control

1 绪论

端氏煤矿大巷层位布置状况如图1-1所示，其中胶带大巷、轨道大巷、回风大巷布置为布置在3#煤层顶板以上5.0m 的岩石中，辅助回风大巷沿3#煤层底板布置。 上区段工作面

停采线回风大巷

胶带大巷

轨道大巷

集中回风巷

辅助回风大巷

停采线

下区段工作面

606047.344.3

图1-1 开拓大巷布置状况图

在顶板开拓大巷掘进过程中，存在施工区域防突穿层钻孔排屑、排水困难，层位控制困难，难以保证瓦斯抽采效果，回采工作面顺槽排水也较困难等问题。为保证防突施工和防突效果，保证施工和生产安全，提出将开拓巷道的轨道、胶带、回风三条大巷布置层位由原3#煤层顶板岩石巷调整布置在3#煤层底板岩石中，辅助回风大巷仍沿3#煤层底板布置在煤层中。

2 穿层大巷围岩变形规律

2.1 穿煤层大巷的围岩特点

端氏煤矿开拓大巷在层位调整过程中，大巷布置由煤层上方稳定岩层沿一定小倾角向下掘进到达煤层中，沿着煤层顶板掘进一段距离后以原来角度进入到下部较稳定的岩层中，大巷依次穿过较稳定的粉砂质泥岩层到软弱泥岩层而后是更柔软的煤层，穿出煤层后再进入粉砂岩层、泥岩层及石灰岩层等，巷道围岩岩性变化趋势大致由强渐变到弱而后渐变到强。这时一般仅需要对穿层部位巷道加强支护，不需要单独设计不同于正常巷道支护的支护方案，故针对穿层巷道的围岩控制缺乏较全面、系统、详细的分析。

2.2 围岩岩性变化对穿煤层大巷的影响特征

2.2.1 模型的建立

本文需要模拟的内容是在三条穿煤层开拓大巷相应的地质条件下，模拟穿煤层开拓大巷巷道变形量与不同围岩岩性强弱的关系，并模拟对比分析不同锚杆支护方案对各个巷道稳定性控制的效果。鉴于本文模拟的内容和特点，用连续性的FLAC 3D 数值分析软件进行模拟是较好的选择。

如图可知：回风大巷的变形主要受自身开挖及胶带大巷和上区段工作面开挖的影响，胶带大巷的变形主要受自身开挖及回风和轨道大巷开挖的影响，而轨道大巷的变形主要受自身开挖及胶带、辅助回风大巷和下区段工作面开挖的影响。需要模拟的轨道、胶带、回风三条大巷彼此之间的距离大于30 m ，通过理论经验及数值模拟分析可知，这三条大巷在各自开挖期间彼此基本不会产生影响。因此胶带大巷变形最小，其次是回风大巷，轨道大巷变形最大(此结论亦通过模拟得证)，故本文把变形最大、最难控制的轨道大巷作为重点研究对象，下文所做模拟的对象也是以端氏煤矿轨道大巷为背景。轨道大巷的变形主要受临近辅助回风大巷及下区段工作面开挖的影响，所建模拟模型如图2-1所示。

图2-1 整体模型 工作面 辅助回风大巷

轨道大巷