浅埋煤层大采高综采工作面切眼支护优化研究

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本文针对红柳林煤矿7m大采高工作面切眼支护难题,采用现场实测、数值模拟、理论分析和工程实践相结合的方法,开展了系统的研究与实践。通过对两个切眼的围岩结构探测,发现切眼顶板0.5m~1.2 m以下有微弱裂隙发育,切眼两端头顶板裂隙较中间段发育。切眼顶底板岩性为细砂岩或粉砂岩,顶、底板中等稳定。实测表明,切眼顶底和两帮移近量分别在42 mm和15 mm以内。顶板位移变化主要集中在距顶板0~3 m范围,最大离层量在30mm以内。切眼掘进完成后锚杆锚索工作阻力在10天内变化较大,最大值位于切眼距两端头10m左右,帮部锚杆工作阻力最大6.5t,顶板锚杆工作阻力最大7.3t,顶板锚索工作阻力最大10.8t。切眼两端的变形和锚杆与锚索载荷相对较大,中间段较小。总体上,切眼变形量较小,锚索的工作阻力不高,存在过度支护问题,需要对支护参数进行优化。采用“自稳平衡拱”理论计算、工程类比和数值模拟相结合的方法,优化了切眼的支护参数和支护方案,确定出顶板锚杆长度为2.6 m,帮部锚杆长度为2.2m,间排距为1.2×1.2 m,锚索直径改为17.8 mm,长度选取为6.0 m,顶板均匀布置4根锚索。在此基础上,提出了切眼支护设计、支护工艺、施工和安全管理措施等整套工业性试验方案。实践表明,通过支护参数和支护工艺优化,提高了锚杆和锚索的支护效率,节约了支护材料,降低了巷道综合成本,提高了大跨度切眼的掘进和支护效率。  通过浅埋薄基岩大采高工作面切眼支护优化,形成了一套较完善的大采高切眼支护设计方法,可为类似大跨度巷道或切眼支护提供借鉴。
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