王 洋

（山西三元潤(rùn)凱煤礦工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

三元王莊煤業(yè)3043工作面切眼位于3042工作面東，北部、南部是實(shí)體煤。巷道埋深約138～223m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度260m，一般選擇錨網(wǎng)支護(hù)，巷道寬度8.5m，高度3.5m，凈斷面29.75m2。為做好大斷面切眼的支護(hù)，運(yùn)用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對(duì)大采高開(kāi)采的大斷面切眼穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，選定了相應(yīng)的支護(hù)方案。

1 大斷面切眼的穩(wěn)定性模擬分析

1.1 模擬工作面情況

模擬工作面長(zhǎng)250m，煤層厚度5.2m，直接頂厚2.5m，基本頂10.2m,距地表50m，傾角1～3°（為了便于后續(xù)運(yùn)算，對(duì)一部分頂板參數(shù)展開(kāi)了修正）。基本頂以上為均布載荷，則：

將圖1轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模型，結(jié)合之前獲得的頂板巖層參數(shù)展開(kāi)模擬，建立了如圖2的計(jì)算模型。

圖1 工作面布置示意圖

圖2 工作面模型示意圖

1.2 大斷面切眼的應(yīng)力應(yīng)變分析

（1）由圖3開(kāi)切眼所對(duì)應(yīng)的垂直應(yīng)力云圖可知，開(kāi)切眼后支架未支護(hù)以前，頂板和煤壁必然會(huì)承受較大的拉應(yīng)力。因此一般情況下在開(kāi)切眼之后，必須在較短的時(shí)間內(nèi)采取合理的支護(hù)方式，并且支架安裝速率也會(huì)對(duì)其破壞情況造成影響。

（2）結(jié)合圖4可知：開(kāi)切眼掘進(jìn)結(jié)束之后的煤壁下沉速率，前方8m位置的下沉速度存在一個(gè)不斷減速的過(guò)程，表明在運(yùn)算頂板壓力的時(shí)候，不可以把全部垂直應(yīng)力都加載至煤壁；結(jié)合下沉量而言，下沉點(diǎn)的極限值處于煤壁內(nèi)臨近煤壁的位置。

表1 巖層力學(xué)參數(shù)

圖3 開(kāi)切眼的垂直應(yīng)力云圖

圖4 開(kāi)切眼后觀測(cè)點(diǎn)的下沉圖

2 大斷面切眼支護(hù)設(shè)計(jì)

確定采用錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋梁+錨索補(bǔ)強(qiáng)聯(lián)合支護(hù)方案。

（1）頂板支護(hù)

錨桿規(guī)格：選用M22-2400型Ф20mm高強(qiáng)左旋螺紋鋼，長(zhǎng)度2400mm。用K2335和Z2360兩支錨固劑，錨固長(zhǎng)度1200mm，鉆孔直徑30mm。金屬托盤(pán)規(guī)格為150×150×10mm。

鋼筋托梁規(guī)格：Ф16mm的鋼筋焊接而成，寬度90mm，長(zhǎng)度4000mm。

網(wǎng)片規(guī)格：經(jīng)緯金屬網(wǎng)網(wǎng)孔50×50mm，網(wǎng)片規(guī)格4800×1100mm，3700×1100mm，通過(guò)16#鉛絲進(jìn)行銜接，雙絲緊扣，各孔進(jìn)行緊密連接。

錨桿布置：每排錨桿設(shè)置9根，間距950mm。鄰近幫的錨桿與巷幫的間距450mm。錨桿安裝角度：與巷道彼此鄰近的頂板錨桿安設(shè)角度20度，其他和頂板垂直。

錨索形式和規(guī)格：選用規(guī)格為Ф17.8mm，長(zhǎng)度為8000mm的單絞線錨索，型號(hào)K2335和Z2360的兩支錨固劑，錨固長(zhǎng)度1800mm。

錨索布置：每排錨索設(shè)置3根，錨索間距離2200mm，在兩邊巷幫設(shè)置錨索時(shí)，錨索與其的間距為2050mm，配套300×300×16mm的金屬托板。

（2）巷幫支護(hù)

錨桿方式和規(guī)格：選用長(zhǎng)度1800mm的高強(qiáng)度左旋螺紋鋼，錨桿截面Ф18mm，另外，桿體的桿尾螺紋為M20。用一支規(guī)格為Z2360的樹(shù)脂錨固劑進(jìn)行端部錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：選用長(zhǎng)度3000mm、直徑為Ф16mm的鋼筋進(jìn)行焊接而成的托梁，帶寬90mm。配套150×150×10mm的托板。

網(wǎng)片規(guī)格：使用16#鉛絲聯(lián)接規(guī)格3200×1100mm的經(jīng)緯金屬網(wǎng)網(wǎng)片，網(wǎng)孔50×50mm。

錨桿布置情況：每排錨桿4根，間距900mm，起錨高度500mm，在鄰近頂部錨桿與頂板間距300mm。錨桿角度：與頂板和底板鄰近的錨桿20°打設(shè)，其他錨桿與煤壁垂直。

圖5 3043大斷面切眼錨網(wǎng)支護(hù)示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對(duì)大斷面切眼穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋梁+錨索補(bǔ)強(qiáng)聯(lián)合支護(hù)方案，保障了大采高工作面切眼的穩(wěn)定，為工作面順利安裝提供了可靠保障。