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南阳煤矿回采巷道支护方案优化设计

文档作者：侯晋刚刘永广文档来源： 1．太原理工大学 2．山西高平科兴南阳煤业有限公司		点击数： 1	更新时间： 2025年03月17日
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总第151期
2015年第9期
设计试验
机械管理开发
M ECHANICAL M ANAGEM ENT AND DEVEL0PM ENT 1n0tal of 151
No．9 2015
南阳煤矿回采巷道支护方案优化设计
侯晋刚 。刘永广
(1．太原理工大学，山西太原030024；2．山西高平科兴南阳煤业有限公司， 山西高平048400)
摘要：针对南阳煤矿回采巷道出现局部底臌的现象，在对回采巷道围岩条件研究的基础上， 结合底
臌原因分析，提出了利用底脚锚杆支护及其他辅助支护联合支护方案， 利用Flac3D数值模拟分析
软件对新的支护方案进行模拟仿真。
关键词：优化；联合支护；Flac3D；模拟仿真
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1003．773X(2015)09．0027．03
DoI：10．16525／i．cnki．cn14．1134／th．2015．09．008
引言
煤矿安全一直是煤矿生产的重要保证，煤矿
安全往往受到各种各样的因素的影响。煤矿安全
的重要保障来自安全的支护技术，复杂的地质环
境给矿井支护带来巨大的困难。我国煤矿的分布
地形较为复杂，所以必须为矿井设计不同的支护
方案，这对煤矿安全具有重要意义[1]。本支护方
案主要以南阳煤矿3号煤层的3202第二回风巷为
对象进行优化设计，3号煤层赋存于山西组下部，
煤层厚度4．11～6．00 m，平均5．25 rn，该煤层属
全区稳定可采煤层。煤层一般含0～1层夹矸，夹
矸厚度0．02～O．50 m，岩性多为炭质泥岩，结构简
单。该煤层顶板为细砂岩、粉砂岩、泥岩，底板为
细砂岩、粉砂岩、泥岩。煤层倾角1。～7。。顶板分
为基本顶、直接顶、伪顶。基本顶岩石类型为中粒
砂岩，厚度为8 m，岩性以石英为主，长石次之，并
含黑色矿物层面，含大量云母碎片及炭质碎屑，明
显斜层理；直接顶岩石类型为粗粉砂岩，厚度约为
2 m，岩性深灰色，较坚硬，富含植物化石及大量云
母碎片，并夹菱铁矿结核；伪顶岩石类型为泥岩，
厚度为0．1～O．3 m，岩性为黑色，水平层理十分发
收稿日期：2015-09—12
第一作者简介： 侯晋刚(1975一)， 男， 山西陵川
人，本科，太原理工大学在职硕士研究生，注册安全
工程师，现就职于山西高平科兴南阳煤业有限公司。
育，较软，易冒落。底板分为基本底、直接底。基
本底岩石类型为粗粒砂岩，厚度约为2 rn，岩性为
致密富含植物茎化石和云母碎片，炭质碎屑底部
具有波状层理；直接底岩石类型为细粉砂岩，厚度
约为5 m，岩性为薄层及微薄层状，不连续的缓波
状层理层面有较多炭质碎屑及植物化石。
1 锚杆支护理论
1．1组合梁理论
巷道的安全受到各个方向应力的影响，不同
煤矿的巷道，甚至是同一煤矿的不同巷道的底板、
顶板由不同的岩石组成。巷道的顶板有的是由层
状的岩石构成，此巷道在还没有进行支护的情况
下，如果顶板向下沉降，同时还伴有各层脱离，巷
道会有垂直于层面的位移和平行于层面的位移，
并且每个分层中会分别出现受压缩力形成的压缩
区域和受拉伸力形成的拉伸区域。若使用锚杆穿
透各个岩层，使各岩层紧凑挤压，会在它们之间产
生较大的层间摩擦力，这样的力可以防止各层间
的移动，这样一来会形成一个合成梁，该合成梁会
有更强的抗压力、抗剪力，会使支护更加稳固。合
成度越高，整体性就会越强。这就是锚杆支护理
论中经典的组合梁支护[2]。
1．2组合拱(压缩拱)理论
通常情况下，锚固喷浆支护(简称锚喷支护)会
起到多种支护作用。但是，当巷道处于软岩的地质
中时，锚喷支护的作用是使巷道顶板形成一个组合

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