五里堠煤矿顶板富水对锚固结构的影响及控制研究

钱志辉

(山西潞安集团 左权五里堠煤业有限公司，山西 晋中 032600)

1 工程概况

五里堠煤矿隶属于山西潞安集团，位于左权县南侧，矿井设计生产能力为120万t /a。目前主采14号煤层，平均煤厚4.57 m，煤层倾角3～8°，煤层结构简单稳定。根据钻孔观测，14号煤层顶底板岩性多为粉砂岩及砂质泥岩，而在1130运输巷顶板上方有粗砂岩含水层，粗砂岩本身透水性较强，易造成顶板淋水现象。另外，顶底板中的砂质泥岩遇水后容易泥化，而锚固结构中树脂锚固剂受水影响，黏结能力被弱化，无法稳固顶板岩层，是淋水巷道支护问题的关键。

2 水对锚固结构的影响分析

巷道中的支护锚固结构多为金属材质，遇水后会产生不同程度的锈蚀，危害有：一是加速了杆体的锈蚀，使其完整性受到破坏，抗拉强度大幅度降低，造成破断；二是对托盘及螺母的锈蚀影响，使其无法提供足够的预应力，支护能力大幅下降；三是对树脂锚固剂的影响，降低了其黏结作用，锚杆(索)无法锚固在稳定岩层中。因此，有必要展开水对锚固结构影响程度的研究。

2.1 数值模型的建立

采用FLAC3D有限差分模拟软件，模拟围岩中随着含水率的增加支护体周围应力场的分布情况，来分析锚固结构的支护性能受水影响的程度。在围岩岩体中插入单个锚杆建立数值模型，其中锚杆的直径为22 mm，长度为2 000 mm，其弹性模量赋值为200 GPa，屈服强度400 MPa。由于原岩应力会影响支护应力场的结果，因此模拟中未施加原岩应力，仅将预紧力施加在锚杆尾部。……