高瓦斯煤层锚固特性及瓦斯对巷道支护效果影响研究

来源 :煤炭科学研究总院 | 被引量 : 5次 | 上传用户:chc1102
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论文以晋煤集团寺河矿高瓦斯煤层为工程背景,采用现场调查与测试、实验室试验、理论分析、数值模拟相结合的研究方法开展研究。主要研究内容包括:含瓦斯煤在卸围压条件下的瓦斯渗流及煤岩变形破坏规律试验,高瓦斯煤层锚固性能、巷道围岩变形破坏规律,以及瓦斯渗流与锚杆支护相互作用规律研究。研究主要得出以下结论:(1)不同瓦斯压力对煤体渗透率的影响不同,瓦斯压力越大煤体内的瓦斯渗透率越大;煤体内瓦斯渗透率随着围压的增大而降低;卸围压速度越大,瓦斯解吸速度越快,煤体渗透率越大;(2)不同瓦斯压力对煤体强度影响不同,瓦斯压力越大,煤体强度越低,发生破坏失稳前的时间越短;围压越大,煤体强度越高;卸围压速度越快,煤体发生破坏失稳需要的时间越短;(3)在高瓦斯煤层中,瓦斯压力越大对煤体的破坏作用越明显,瓦斯抽采后煤体的宏观力学性能劣化程度更高,锚固性能越低;(4)瓦斯压力越大,巷道围岩塑性区范围越大;地应力越大,巷道围岩塑性区范围越大;巷道半径越大,围压塑性区范围越大;支护阻力越大,巷道塑性区范围越小;(5)高瓦斯煤层巷道围岩开挖初期是最不稳定的阶段,容易发生煤与瓦斯突出;巷道开挖后,煤体内吸附瓦斯逐渐解吸,吸附瓦斯产生的膨胀应力逐渐降低,煤岩体有效应力逐渐增加,煤层产生收缩变形使锚杆轴力出现一定的损失,锚杆上轴力随着瓦斯压力增大呈线性衰减,需提高锚杆预应力以补偿瓦斯渗流造成的预应力损失;(6)端部锚固和加长锚固锚杆钻孔中容易聚集高浓度的瓦斯,引起瓦斯燃烧等灾害;(7)高预应力锚杆支护能有效改善巷道围岩应力状态,控制巷道围岩变形,降低锚固区煤体孔隙率,控制煤层瓦斯涌出,减少巷道瓦斯涌出量;(8)在高瓦斯煤层进行巷道掘进时,应及时采用高预应力全长锚固支护方式加强巷道支护,控制围岩的初期变形,增加煤体自身承载能力,保证巷道围岩稳定。
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