浅埋煤层综采工作面巷道支护优化设计研究

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开展浅埋煤层大采高综采工作面围岩变形和支护优化设计课题的研究,对保证煤矿安全生产、提高生产效率、降低生产成本具有重要的现实意义。本课题从工程实际问题出发,针对内蒙古某煤矿浅埋煤层采矿地质条件,以巷道围岩为研究对象,利用理论计算和数值模拟等方法,建立围岩结构形变力学模型,提出并分析了浅埋煤层合理巷道支护方案。  本文分析了浅埋煤层巷道围岩变形破坏的特点,以内蒙古某煤矿2207工作面为工程背景,依据支护设计理论计算结果提出6种不同的支护方案,采用COMSOL Multiphysics软件模拟不同支护形式下工作面巷道围岩应力分布规律及变形特征。数值模拟结果表明:选取Φ18×2200mm、间排距1100×1000mm的顶部锚杆,Φ15.24×6300mm、间排距2200×2000mm的锚索,Φ16×2200mm的帮部锚杆,用于底板铺设的厚度200mm的C30砼,为最优支护方案。相比原有支护条件,该方案有效地减少了围岩破碎区范围和两帮移近量,其围岩变形控制最好,防止了片帮的发生,保证了围岩及支护结构的稳定性。将模拟实验结果应用于现场生产,实践结果证实围岩变形得到了有效控制,围岩支护效果明显。
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