巷道底板卸压槽防治底鼓机理及效果研究

doi: 10. 3969/j. issn. 1005 -2798.2017.06.025

总第214淛

巷道成权卸屈指防治成故机理及故果砑堯

王晓鹏

(潞安集团余吾煤业公司，山西长治046103)

摘要:结合余吾煤业北风井东翼进风大巷，底板开卸压槽治理底鼓的实践，利用数值模拟软件计算分析、 探讨了底鼓原因及防治机理，同时结合现场实际应用效果，对卸压槽防治底鼓方案进行了优化。认为调整 巷帮底部锚杆角度，并在卸压槽两侧打设加长锚杆,可有效控制了底板岩体的碎胀变形，进一步提升了卸 压槽治理底鼓的效果。

关键词：巷道底板;卸压槽；底鼓；防治机理

中图分类号:TD353 文献标识码：B

文章编号= 1005-2798 (2017) 06-0061-02

巷道底板向上鼓起（即底鼓）是巷道常见的一 种危害生产的现象[1_2]。巷道底鼓后，巷道高度减

小，致使在底板上铺设的轨道、输送机等运输设备不 能正常工作，甚至导致日常生产的中断。若底板中 软岩层厚度更大，则巷道底鼓情况更为严重。国内 外学者提出很多种防治底鼓的工程措施，例如:底板 打锚杆、反复起底、开“ S ”形槽、浮渣注浆等[3 _4]。 其中在卸压槽治理底鼓的方法中，“ S”形槽防治底 鼓效果最为显著，但因在巷道开掘中施工缓慢，经常 与生产产生冲突。随后又逐渐改为矩形卸压槽，现 场施工简单易行，对底鼓的治理成果也很理想。

本文通过余吾矿东翼进风大巷，底板开矩形卸 压槽治理底鼓的实际应用，利用数值模拟软件分析

探讨了卸压槽的防治机理。

1模型的建立

采用FLAC3D模拟软件建立数值模拟薄板模型， 模型总体尺寸为55 m x 2 m x 52. 2 m (长x宽x 高），巷道周围单元网格较密集，远离巷道附近区域

网格单元较稀疏，共16 400个单元。巷道埋深 580 m，模型上边界施加上覆岩层载荷10 MPa，下边 界z方向固定，左、右边界*方向位移固定，前、后边 界y方向位移固定。各岩层厚度及力学参数见表

表1岩层厚度及力学参数

岩层泥岩细砂岩粉砂岩砂质泥岩

煤泥岩中砂岩粉砂岩石灰岩

厚度/m10.54.58.524.54.24.66.47

弹性模量/GPa

0.83.82.11.30.80.822.16

泊松比0.280.240.240.250.280.280.270.240.24

内摩擦角/(°)

313536302929353536

内聚力/MPa

1.843.52.711.133.53.9

抗拉强度/MPa

11.51.30.80.50.54151.32.5

密度/kg • m_3

1 6802 6102 6002 0601 5001 6002 5702 6002 700

巷道尺寸为5 m x 3. 8 m(巷宽x巷高）。巷道 开掘完成后，煤层上下层面在围岩应力的重新调整 下更易形成离层界面，更不利于围岩的稳定性。煤

层下方紧邻一层为强度软弱的泥岩，厚度约4.2 m。巷道采用锚杆支护，锚固方式均为加长锚固。 帮锚杆长2. 4 m，顶锚杆长2. 4 m，间排距为0. 9 m。 顶板锚索长8.3 m，排距0.9 m，间距1.6 m，3—3 —

3支护。

2数值模拟分析

在巷道未进行支护时，由图1所示，灰绿颜色交

2.1未支护及锚杆支护后巷道围岩变形

界线为围岩上下移动分界(该线也可称为垂直位移 〇位移线），该线从巷帮中央处向斜向下方延伸且与

收稿日期=201741-12

作者简介:王晓鹏（1984 -)，男，山西昔阳人，助理工程师，从事煤矿生产与技术管理工作。

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2017年6用 王晓鹏：巷道底板卸压槽防治底鼓机理及效果研究 第如.象第6*

垂直方向的夹角约为45%巷道顶板最大下沉鸶是 165 mra.,底板向上黎起量为474 mra,巷道底板岩石 大量向巷道内挤人，顶板岩层向下挤压两帮煤体至 底板后，同时伴随有从底板向巷道空间运动的趋势。

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更大程度地释放应力，卸&槽周围岩体卸压破裂继 而松动膨胀向巷道内持续移动。松动署块既可向巷 道空间挤人,又可向卸压槽内挤人，使顶底板变形均

有不同择度的改善。顶板下沉变形由93 mm略微 减缓为86 mm,而底板鼓起变形却从4〇1 mm下滑 至80皿n,底板鼓起量小于顶板f沉暈，底鼓治理效 果非常显著6此时，華意位移〇位移线向上旋转一 、_*2_|誦_棚議

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图i巷道未支护围岩垂直位移

2.2巷道支护后围岩的垂直位移

巷道支护后围岩垂直位移模拟结果如图2。在 巷道进行常规锚杆支护后顼板最大下沉量，由裸巷 的165 mm减少为93 mm,底板鼓起量从474 mniT 降至401 mm。垂直位移0位移线与垂直方向的夹 角仍约为45°。可见，常规的锚杆支护对巷道的顶 板及两帮的变形控制较显著，同时底板鼓起量也有 所下降，分析其本质为支护体（锚杆)对巷道顶板及 两帮的强化作用迫使巷道顶板、两帮对底板的挤压 作用减小，进而底板的变形量减小。该支护方案未 针对底板进行控制，支护体不会对底板有过大的控 制作用。

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图2巷道支护堉围岩垂直位移

2.3开掘卸压槽后巷道围岩变形

为使支护成本经济，力求支护效果良好，在原有 支护方案基础上做出了一定调整0调整的盡要内容

为在巷道底板中央处开挖一宽〇. 6 m深2. 4 m的矩 形卸压槽，原支护参数不变^调整后的周岩垂直位 移情况如图3所示。

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图3开掘卸压槽虐桓移

数值模拟结果显示:卸压槽开挖后，底板岩体能

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个角度，与垂直方向的夹角减小至69%

3实践应用与卸压机理

3.1实践应用

从实际应用效果看，开掘卸压橹后巷道底板審:

体大范围破裂松动，底板最高鼓起高度超过

400 mm。轨道、胶带等运输设备铺i免二周后，枕木、 胶带铁架均向碎石中大幅度下沉，影响运输设备的 1E常运转。为此在原方案基础上进行进一步优化： 两帮靠近底板的锚杆打设角度由原来调整至 45°,同时距巷道两帮1.1 m处垂直向下各打设1根 3.4 m长锚杆。由图4可看出，方案优化后顶、底板 变遍量分别为45 mm、39 mm—垂直•移_0位移线与 巷帮近似垂直。底板锚杆利用较大的轴向强度向底 板破碎膨胀岩块施加一定的法向约束力，控制底板 向巷道挤进，迫使破碎岩块向卸压槽空间压实。现 场实践表明，采用优化后的底鼓治理方案成效显著, 巷道数月后未见明显底鼓a

图4方案优化后MU暴:直位移

3.2底板卸压机理

控制围岩变形的方法按其机理可分为强力控制 和预留变形两种，在底板开掘一定空间的卸压槽来

控制底鼓其机理即霄认为是一种预留变形的控制方 法[5] #在底板开掘卸压槽后,底板岩体更大程度的 释放应力，在卸压槽周爵岩体卸压破裂继而松动膨 胀向巷道内持续移动6松动岩块既可向巷道空间挤 人,Jt可向卸Ifif曹内挤人。若采取:一定措施控制破 碎岩体向巷道内移动的有害变形5厕会彻底解决底 鼓问题。因此，强有效的控制碎胀变形的措施（例 如底板锚杆)也是卸压槽优势全部发挥的必备。

4结语

1)

通过数值模拟分析，

（下转第69页）

2017年6用 冯超:关于《数据库原理与应用》课程教学浅析

Hkrowft SQl Swvti Miittgfmwl Studio

第26象第6顧

利用以前学过的知识来完成上面的任务，就有 一定的难度，那么下面用一个很简单的语句就可以 完成，就是《数据库原理与应用》中学的知识。

设计过程(图3):①选择“开始”“程序” MI­CROSOFT SQL Server 2005 命令，打开 SQL Server MANAGEMENT STUDIO 窗口，使用 WINDOWS 身份 验证建立连接。②单击“文件”菜单，依次选择“新 建” “数据库引擎查询”命令，创建一个查询输人窗 口。③在工具栏中单击MASTER下拉按钮，在“可 用的数据库”列表中选择“教学管理系统”数据库。 使用T - SQL语句，在查询输入窗口内输入SQL语 句，语句格式如下：

select学生信息表•学号，姓名，性别，专业，课 .程号，成绩表•成绩 into 表 1

from学生信息表，成绩表

where学生信息表•学号=成绩表•学号AND 成绩表•课程号=1001\"

4

(上接第62页）对比了巷道支护前后巷道变形情况，

结果显示：巷道支护后，顶板下沉情况得到很好控 制，但底鼓变形影响不大，垂直位移〇位移线与垂直 方向的夹角均为45°。

2)

松动膨胀并向巷道内持续移动，同时挤入巷道空间 与卸压槽内部，顶底板变形明显改善，垂直位移〇位 移线向上旋转一个角度，与垂直方向的夹角减小至 69。0

3)

根据模拟结论并结合实际应用效果，对原 [4] 毕宣可，尤春安，杨永腾.控制巷道底鼓的浮渣注浆法有卸压槽治理底鼓方案进一步优化。通过调整两帮 [J].建井技术，2004,25(5) :10 -12.最下部锚杆打设角度，并在卸压槽两侧打设加长锚 杆，垂直位移〇位移线与巷帮近似垂直。现场试验 也表明，在单一开掘卸压槽的基础上，同时采取一定

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[责任编辑：王伟瑾]

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图2学生成绩表

图3 SQL语句表

该语句执行后，执行查询的效果如图4所示t

图4 SQL语句效果

这就是最后结果，只需要用几个简单的语句就 可完成。

结语

本课程的未来发展方向将会向数据库技术与网 络通信技术、人工智能技术、面向对象程序技术、并 行计算技术等相互渗透，互相结合，形成了数据库新 技术，成为本课程内容的未来发展趋势。

[责任编辑：王伟瑾]

的控制底板岩体碎胀变形的措施，可显著提升底鼓 治理效果。参考文献：

[1] 王卫军,侯朝炯.沿空巷道底鼓力学原理及控制技术的卸压槽开挖后，其周边岩体卸压破裂继而

研究[J].岩石力学与工程学报，2004,23(1) :69 _74.[2] 柏建彪，李文峰，王襄禹，等.采动巷道底鼓机理与控制 技术[J].采矿与安全工程学报，2011,28( 1) :1 -5.

[3] 安智海.朱仙庄煤矿松软破碎围岩巷道底鼓机理及控制技术研究[D].徐州：中国矿业大学，2008.