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摘要：本文以某工程为例子，开展掘进工作面围岩应力分布特征分析，即利用新型软件构建起掘进工作面应力分布模型、开展掘进工作面应力实际监测、掘进工作面支护、并且就支护效果有效分析，可以在最大程度上加固掘进工作面中薄弱环节，防止围岩破坏情景发生，避免围岩出现较大幅度变形，保障煤矿开采安全。
关键词：掘进工作面；实际监测；支护效果
引言：山东新泰某煤矿标号为1202E巷道埋深1200米。掘进工作面长度为235米，与水平方向保持26度的倾角，煤层平均埋深厚度为5米，专业人员经过探测后发现煤层瓦斯含量为每吨8.4立方米。此煤矿在开采应用过程中具有较低的渗透性能，砂质页岩为顶板岩层，具有明显岩层层理。为保障煤矿掘进工作质量和安全，有关人员需要合理分析围岩应力分布特征、利用高质量支护技术，保障煤矿生产作业安全，实现良好经济效益和社会价值。
一、掘进工作面围岩应力分布特征
（一）掘进工作面应力分布模拟
专业人员利用FLAC软件开展煤矿巷道掘进工作面围岩应力分布特征模拟，最终获得切面上围岩垂直压力应力分布特性数据信息（其具体的分布状态如图1所示）。
图 2 实际掘进工作面支承压力分布曲线
从图2（左）中可知：整个掘进工作面中最大应力为23MPa，分布在距离两壁工作面8米范围之内，并且随着掘进工作面不断扩大、在50米范围内保持良好支承压力影响。在此过程中，塑性区域后方出现了最大支承压力，超过此区域后部分支承压力在降低，并且最终与掘进工作面原始状态围岩应力接近。在图2（右）中，在与回风巷下帮距离10位置达到最大超前支承压力[1]。
二、掘进工作面支护方式与支护效果分析
（一）掘进工作面支护
专业人员开展掘进工作面岩体支撑，有效限制岩体变形，增强了掘进工作面围岩应力强度。连续性岩体具有整体性好、岩体强度高、不需要专业人员在挖掘初期开展大规模刚性围岩支护。而非连续性岩体具有破碎特点、围岩响应曲线逐渐趋于平直装填，需要较高支护强度。
有关人员在开展锚杆支护中，需要注意以下几点。第一，掘进工作面周边顶板支护受到垂直应力影响。因此，掘进人员需要在应力作用范围内开展锚杆支护作业，可以在最大程度上减少应力对顶板影响，改变顶板受力状态。第二，掘进工作面作业过程中，周边的岩体易发生破碎问题。因此，专业施工人员需要应用高质量材料加固围岩结构，在一定距离内保持锚杆位置稳定，提升整个围岩工作面操作质量和水平，避免发生变形问题，实行良好的应用效益和价值。第三，扩大锚杆支护范围，应用高强度加固材料，有效控制煤层岩体强度，保持煤层具有良好运用状态。第四，在巷道挖掘作业中，需要同步开展锚杆支护施工，将足够预压力作用在加固锚杆上，可以有效减少巷道挖掘过程中带来的围岩变形问题。随着加固范围扩大，支护力度增强，可以有效抑制围岩风化问题。比如：采用20×2200mm高强度高预应力锚杆，保持锚固长度2100mm，在整个锚杆上施加25KN预应力，保持锚杆彼此之间700mm距离。专业人员在掘进施工作业中为有效控制地板变形问题，需要保持水平面、锚杆之间具有45倾角，保持5米长度的顶板注浆孔、6米长度的两帮注浆孔、2.1米长的锚索间距、6300mm的锚索长度，水平面、锚索之间保持20度倾角。
在整个掘进作业过程中发生了小范围位移，则需要专业人员及时安装锚杆，有效控制煤矿围岩离层与位移方式，保持掘进工作面、锚杆安装位置之间具有较近距离，实现良好应用质量和水平。从应用时间上来分析，在巷道开挖之后，需要立刻进行锚索、锚杆等材料设备安装，施加必要的预应力，在必要时喷射高强度混凝土材料，有效改善围岩应力状态、控制围岩位移方式，最终有效控制围岩发生软化、风化程度。
（二）支护效果分析
专业人员依照以上方式来进行掘进面施工操作，形成良好支护结构，有效监测围岩变形问题等，提升了掘进工作面围岩支护水平。采用这种新型支护模式后，在支护作业前期巷道变形快速增长，其中在支护作业25小时后具有了明显增长速度，在支护作业30小时后围岩变形减缓了增长，在整个支护作业开展60小时后围岩变形趋于稳定。其中，围岩底板变形为141mm、围岩顶板变形为154mm、围岩两帮变形为185mm，具有稳定状态、均在可控范围内。我们通过以上的数据信息充分判断出该方案具有良好应用能力，有效限制了煤矿掘进工作面围岩变形，最终保障了掘进工作面围岩应力稳定，煤矿生产作业保持优质产量与安全程度[2]。
结论：综上所述，专业人员应用FLAC软件开展煤矿巷道掘进工作面围岩应力分布特征模拟，构建起完整应力分析模型，应用应变计、应力计等获得更加准确掘进工作面应力信息。同时，掘进人员在应力作用范围内开展锚杆支护作业、扩大锚杆支护范围、应用高强度加固材料，可以有效抑制围岩风化问题，控制围岩发生软化、风化程度，全面提升了煤矿生产作业质量和安全程度，实现良好经济效益和社会价值。
参考文献
[1]田甜.掘进工作面围岩应力分布特征及其与支护的关系[J].煤炭技术，2016，（04）：68-69.
[2]康红普，王金华，高富强.掘进工作面围岩应力分布特征及其与支护的关系[J].煤炭学报，2009，（12）：1585-1593.
论文作者:王振,边博
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/22
标签：围岩论文; 工作面论文; 应力论文; 作业论文; 锚杆论文; 煤矿论文; 巷道论文; 《建筑学研究前沿》2017年第16期论文;