豹子沟矿回采巷道支护参数优化研究

邵国飞

（山西煤炭进出口集团蒲县豹子沟煤业有限公司，山西 临汾 041204）

1 概况

豹子沟煤业有限公司设计生产能力0.9 Mt/a，主采10+11煤层，煤层平均厚度4.2 m。顶板以致密的泥岩、粉砂岩、石灰岩为主，抗压强度平均57.2 MPa，底板为性脆的泥岩、砂岩，抗压强度平均29.3 MPa。回采巷道均沿煤层底板布置，属全煤巷道，巷道断面为矩形，掘进宽度5.2 m，高为3.2 m。该矿为低瓦斯矿井，正常涌水量为28.3 m3/h，采煤工艺为综采放顶煤。原回采巷道支护采用锚网喷，局部巷道变形严重。

2 围岩巷道支护参数的数值模拟分析

建立FLAC3D模型模拟井下开挖后围岩位移及应力变化特征[1-2]，模型尺寸50 m×50 m×50 m，采用摩尔-库伦准则，研究不同支护参数条件下围岩应力分布规律，为支护参数优化提供理论依据。

2.1 锚杆预应力模拟分析

锚杆预应力是锚杆支护体系中最重要的参数之一[3-4]。过低的预应力，锚杆产生的附加应力值明显减小，压应力区范围缩小，甚至导致有效压应力区孤立，不能形成整体；反之，较高的预应力形成较大的压应力区范围，且形成整体的可能性大大提高，可充分发挥锚杆主动支护作用。在图1中两种预应力的数值模拟结果中可以看出，锚杆预应力80 kN与预应力20 kN相比，前者产生的附加应力值明显大于后者，进而形成的压应力区范围也明显大于后者，故提高锚杆预应力可改善锚杆有效支护范围。合理锚杆预应力应达到杆体屈服强度的30%～50%，对锚杆结构、锚杆加工工艺及相配合的托板、钢带和金属网等构件也有很高的要求。……