巷道支护技术研究方法

大断面回采巷道支护技术研究

作者：朱秀梅

来源：《中小企业管理与科技·中旬刊》2015年第02期

摘要：随着矿井开采深度的增加，复杂条件下大采高综采回采巷道支护技术是目前在矿井安全开采生产过程中所面临的新的难题之一。合理的巷道支护是保证矿井正常生产的必要条件，因此回采巷道支护技术非常值得研究。本文以羊场湾煤矿120208工作面风巷为背景，通过对该巷道原有支护失稳机理分析，优化了工艺参数，并利用现场监测的方法对优化前后的支护效果进行了对比，结果表明，优化后的锚杆支护工艺极大改善了巷道围岩破碎状态，控制了巷道围岩变形，对大断面巷道稳定性控制起到了积极的作用。对类似条件下回采巷道的支护形式具有一定的借鉴意义。

关键词：回采巷道 大断面煤巷 锚杆支护 失稳破坏

1 巷道变形破坏特征

随着羊场湾煤矿大采高综采工作面开采深度和工作面采高的增加，巷道断面的加大，且回采顺槽完全沿煤层布置，煤体松软破碎，节理发育。特别是下一区段回风顺槽的提前布置将受上区段工作面和本区段工作面双重采动影响，工作面顺槽两帮受压变形严重、顶底板移近、两帮鼓出、底板鼓起、甚至出现大面积冒顶等变形特征，巷道变形导致断面缩小，巷道高度无法满足设备的运输，严重影响煤炭回采、运输及安全生产；随

2.1 巷道围岩控制理论

1907年俄国学者普罗托吉雅可诺夫提出普氏冒落拱理论[1-2]，该理论认为：巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步垮落，其上方会形成一个抛物线形的自然平衡拱，下方冒落拱的高度与岩层强度和巷道宽度有关。该理论适用于确定巷道围岩强度不高、开采深度不是很大的巷道支护反力。20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner[3]公式和Kastner公式[4]。

Fenner公式为：

?r?Pi??Ccot????0?1?sin???Ccot?????R?N??1（1）

式中，Pi—支护反力；C—围岩内聚力；?—内摩擦角；?0—原岩应力；r—巷道半径；R—塑性圈半径；N?—塑性系数，N??Kastner公式为：

?r?Pi??Ccot???P0?Ccot????1?sin?????R?2sin?1?sin?1?sin?。

1?sin?（2）

式中，Pi—支护反力；C—围岩内聚力；?—内摩擦角；P0—初始应力；r—巷道半径；R—塑性圈半径。

国内外巷道顶板控制理论发展很快[3-4]，我国在1956年开始使用锚杆支护，迄今为止，已有50多年的历史。锚杆支护机理研究随着锚杆支护实践的不断发展，国内外已

软岩巷道让压与锚注支护技术研究与应用

20 06年第 3期

中州煤炭

总第 11 4期

软岩巷道让压与锚注支护技术研究与应用洪志国，少本李(南神火煤电公司葛店煤矿，南永城河河 460 ) 76 0

摘要：对葛店煤矿进入深部， 0轨道大巷高应力破坏情况和所处岩石层位，用让压与锚注支护技针一60m采术，功地解决了高应力软岩巷道支护难题，到了较好的支护效果。成收关键词：岩；压与锚注支护；值模似；浆锚杆软让数注中图分类号： D 5 . T 3 39文献标识码： B文章编号：0 3— 5 6 2 0 ) 3— 0 1— 2 10 00 (0 6 O 0 0 0

葛店煤矿井田深部双庙扩大区一 0 6 0 m轨道大巷围岩岩性软，结性差，理、理较发育，风胶节层易化，水膨胀率高，典形的高地应力软岩巷道。原见为采用锚喷、 u型钢可缩支架联合支护，不能保证巷道长期保持稳定。巷道自掘出之后围岩一直处于流变

强度，围岩均匀承载、次支护，一定的变形能使二有力。让压与锚注支护首先预留变形空间，用锚网采

喷初次支护，充分让压使围岩应力释放后，行锚注进加固控制巷道变形。通过锚喷一次支护、次注浆二

以改善软弱围岩的物理力学性能，巷道围岩作为使均匀承载体。

状态，形极为严重，中表现在：帮喷体出

三软煤层回采巷道刚柔结合强力支护技术研究

实 施 方 案

承担单位： 义煤集团铁生沟煤业有限公司 研究机构： 河 南 理 工 大 学 起止年月： 2012年10月――2014年3月 项目负责人：

目 录

1项目来源及目的和意义 ...................................................... 1 1.1项目来源 .............................................................. 1 1.2研究目的 .............................................................. 1 1.3立项意义 .............................................................. 1 2国内外研究现状及存在问题

3 8

互堪蔗甜救

2 0 l 4年第 1期

四老沟矿极近距离煤层掘进巷道支护技术研究周彬(大同煤矿集团公司四老沟矿，山西大同 0 3 7 0 0 3 )

摘

要

四老沟矿多年来一直开采煤层和顶板硬度较高的侏罗系煤层。由于 1 4—2#和 1 4—3#煤层之间距离在 l~1 . 2 m之

间，属极近距离煤层，因此，在采掘过程中巷道围岩及顶板控制是一个非常重要的问题。本文针对位于不同位置的掘进巷道，

采取不同的支护形式，有效地控制了预板下沉量以及两帮移近量，同时减少了后期的维护费用。通过对 8 3 0 1掘进工作面巷道支护技术的研究，为类似工作面积累了经验，有良好的指导性和实践性。关键词极近距离掘进巷道支护

中图分类号

T D 8 2 3 . 8 1

文献标识码 B

d o i: 1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 0 0 5—2 8 0 1 . 2 0 1 4 . 0 1 . 1 8

Re s e a r c h o n Tunn e l i ng Su pp or t Te c hni q ue o f Ve r y Ne a r Di s t a nc e Co al Se a m i n Si l ao g o u

40119运顺宽度5.8m，高度3.5m，全煤层中掘进，煤厚10.5m。根据工程经验，顶部锚杆规格为φ20mm×2300mm，间排距700×800mm。运顺顶板锚索间排距为1400×800mm，每排4根。运顺帮部采用螺纹钢锚杆配以金属网、锚索进行支护；帮部锚杆规格均为φ18×2000mm,间排距均为800×800mm。

用极限平衡下塑性区计算法、悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论验算。 1、极限平衡塑性区法 ①极限平衡下的塑性区半径

Rs??1?sin???(K?H?C?ctg?)??Ro??C?ctg???1?sin?2sin?

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

Ro—巷道外接圆半径，通过几何法算出外接圆半径3.39m； γ—上覆岩石平均容重，取0.025MN/m3； H—巷道埋深，最大埋深560m； C—围岩粘结力，2.65MPa； φ—围岩内摩擦角，30°。 经计算得：

Rs?3.39???1?sin30???(3?H?C?ctg30)??C?ctg30??1?sin302sin30?7.51m

②计算维持极限平衡区岩石不冒落所需要的支护力 顶部岩石荷载的厚度为：

hd=Rs-b/2

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

采区巷道支护及锚杆支护技术新进展

【摘 要】通过煤矿地质状况分析，论述了锚杆支护技术的新进展及发展方向。

【关键词】巷道支护；联合支护；高强预拉力 0 前言

我国许多矿井的开采或开拓逐步向深部延伸，随着开采深度的增加，地质情况复杂恶化、地应力增大、破碎岩体增多、地温升高、水头压力和涌水量加大，使巷道近场围岩有效应力增大，发生破坏失稳。以某矿8100采区为例予以叙述。该矿8煤采区轨道上山依次穿过顶板砂岩、泥岩、煤层，顶板岩石裂隙发育，小的构造较多，顶板及帮部易掉易冒，是一种标准的低强度破碎软岩。8101与8102采煤面标高均为-600m以下，所对应的轨道顺槽和胶带顺槽地应力大、破碎岩体多，并受风化基岩及以下砂岩含水层、太原组三灰含水层、八灰及其底板砂岩含水层、九灰及其底板砂岩含水层、十灰+岩浆岩含水层的影响，巷道地质情况复杂，使其支护难度增大。

１ 巷道支护对策

１．１ 优化巷道位置。在设计时应根据煤系地层的岩性,合理选择巷道位置,尽可能避开软弱岩层;在地质勘探时应掌握岩石物理力学性质、岩石物理化学性质以及岩石水理性质、主应力的大小及方向,合理选层、选位,尽可能避让高应力区。

１．２ 合理选择支护断面。由于8100采区回采时间较短，巷道服务年限

40119运顺宽度5.8m，高度3.5m，全煤层中掘进，煤厚10.5m。根据工程经验，顶部锚杆规格为φ20mm×2300mm，间排距700×800mm。运顺顶板锚索间排距为1400×800mm，每排4根。运顺帮部采用螺纹钢锚杆配以金属网、锚索进行支护；帮部锚杆规格均为φ18×2000mm,间排距均为800×800mm。

用极限平衡下塑性区计算法、悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论验算。 1、极限平衡塑性区法 ①极限平衡下的塑性区半径

Rs??1?sin???(K?H?C?ctg?)??Ro??C?ctg???1?sin?2sin?

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

Ro—巷道外接圆半径，通过几何法算出外接圆半径3.39m； γ—上覆岩石平均容重，取0.025MN/m3； H—巷道埋深，最大埋深560m； C—围岩粘结力，2.65MPa； φ—围岩内摩擦角，30°。 经计算得：

Rs?3.39???1?sin30???(3?H?C?ctg30)??C?ctg30??1?sin302sin30?7.51m

②计算维持极限平衡区岩石不冒落所需要的支护力 顶部岩石荷载的厚度为：

hd=Rs-b/2

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

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关于煤矿软岩巷道支护技术的探讨

作者：吕贵鹏

来源：《科技创新与应用》2013年第25期

摘 要：文章主要简单介绍煤矿软岩的工程特性和基本概念，继而通过分析软岩支护理论及技术，对最佳支护时间进行分析，最后分析并提出解决软岩巷道支护存在问题的方法。 关键词：软岩巷道；稳定性；支护技术

软岩属于复杂岩石力学介质的岩种类，它在某些特定的环境下会发生较为显著的塑性变形，软岩的孔隙度较大、胶结程度差受到外界环境因素影响大并有可塑性、膨胀性以及易变性，因此如何维护巷道安全一直是矿区十分重视的问题。随着煤矿开采的强度以及埋深的不断增加，矿区的地质问题也日益突出，也使得巷道支护的难度不断提高，我国的许多矿区都属于软岩矿区，都出现了巷道支护工作进行困难的情况，本文通过对软岩巷道中软岩的工程特性、软岩支护并通过支护法中的新奥法对软岩的支护，以及软岩支护所应注意的问题进行相关的分析及探讨。

1 软岩的基本概念和工程特性

软岩是一种具有软弱性、易破碎性、松散性、膨胀性、流变性的岩石，软岩又可以分为地软岩和工程软岩两种，软岩巷道所

2006—2007年度上学期高三采矿班试卷（三）

一、名词解释

1．锚喷支护： 2．立井： 3．井窝： 4．沉井法： 5．注浆法： 6．冻结法： 7．走向长壁采煤法： 8．倾斜长壁采煤法： 9．俯斜长壁采煤法：

10．准备方式：

二、填空题1．立井一般采用 支护，其断面形状为 ；对服务年

限较长的开拓巷道，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 ；准备巷道服务年限短，多采用 支护或用 支护，断面形状常

为 ；回采巷道服务年限短，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 。

2．锚杆种类有

3．立井从下到上是由

4．根据巷道用途，服务年限及所处的围岩性质，巷道支护常采用

3. 、 、 、

、。

6．采区车场的巷道包括、 、 ，另外还有一

些 。

三、选择题（不定项）

1、在锚喷支护拱形巷道断面尺寸符号表示中，H0、Hz代表（ ） A．净宽度、拱的高度 B. 巷道的墙高、净宽度 C．轨面至拱基高度、道渣面至拱基高度 D、拱的高度、巷道的墙高 2．同上题，符