煤矿巷道支护技术

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

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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

煤矿巷道锚杆支护应用分析关通 (霍州煤电集团有限责任公司)摘要：在煤矿的开采当中支护的好坏直接影响着安全和生产的效不科学而造成安全事故。 率，这就要求在进行支护之时既要保障稳定性和安全性，又要保障提第二，材质问题。在选择支护的材料之时，由于选择的高支护效率，实现巷道的快速掘进。目前我国的锚杆支护之上依旧存材料质量达不到相关标准和规范，最终导致支护达不到预在不的题比.

。

以下主要针对锚杆支护存在的问题、实际运用等方面进行了分… 蚕兰，聂蕃 后。目 高晶一些常规仪器，在精度和关键词：煤矿巷道锚杆支护应用 0引言进行有效的支护对于安全生产而言有着重要的意义

蔓 、

: . 芎

期目标，无法保障生产的安全性。

。

实用之上较为欠缺，无法满足在实际运用当中的需求。 第四，技术施工的不足。在进行具体的施工当中，由于技术限制无法完全按照设计进行，对于系统的理论无法领会、管理水平不高等。 2 . 2对策可以从以下方面完善以上存在的不足：

和地位。随着煤矿开采地区的地质条件各方面变得越来越复杂，对于支护的要求也相应增高。 其中锚杆支护在我国已经有了超过五十年的历史，锚

杆支护技术在不断的朝着先进化方向前进。 首先，引进先进技术。针对技术不足这个问题，可以通然而随着煤矿巷道

神华蒙西棋盘井煤矿

南翼大巷及0914工作面掘进工程

招标技术要求

神华蒙西棋盘井煤矿 2011年11月18日

一、 工程概况

神华蒙西棋盘井煤矿设计生产能力300万吨/年，煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗境内，行政区划隶属鄂托克棋盘井镇，矿井北距棋盘井镇约7km。矿区西距乌海～公乌素运煤专用铁路线上的公乌素站约13km，沿该铁路线往北约45km，经乌海站可与包（头）～兰（州）铁路相接，拟建的东（胜）～石（嘴山）铁路在井田的南部穿过。109国道由东向西在井田东部和北部边界通过。棋盘井镇向西北18km至乌海市海南区，70km左右至神华蒙西煤化股份有限公司所在地——蒙西工业园，向东280km至鄂尔多斯市。交通较为便利。该矿井为斜井开拓方式，目前矿井全部系统已经形成，本次招标工程主要包括9#煤南翼（胶运南大巷、回风南大巷）两条大巷和东翼工作面（0914胶运、辅运、回风）三条顺槽等掘进工程。 二、 工程技术特征

●工程量及工程技术特征见附表 《工程量及工程技术特征表》

●巷道布置见附图 《棋盘井煤矿9#煤南翼大巷及0914工作面平面布置图》

●巷道断面见各大巷及顺槽《断面支护图》 三、 工程地质

本次招标工程9#煤南翼大巷、0914工作面掘进工

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

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

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；

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

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