某煤矿软岩巷道支护技术研究

合集下载

煤矿软岩巷道支护探究

煤矿软岩巷道支护探究

煤矿软岩巷道支护探究随着对矿产资源的不断挖掘,煤矿巷道挖掘成为工作中的关键,巷道中受高应力作用出現软岩巷道容易出现围岩松软、支护困难等情况,巷道软岩稳定性差、容易发生变形,对巷道围岩的变形难以控制,本文主要根据软岩巷道稳定性差和易变形的特点,深入研究巷道围岩的力学支护原理、支护材料的选择和正确运用支护技术,对施工中常见的问题进行分析探究,并根据不同巷道选择合适的支护方式提出不同方案,有效解决高应力软岩巷道所产生的问题。

标签:高应力;软岩;支护方式;锚杆支护0 引言在我国煤矿底层中软岩分布广泛,煤炭储量在1000M以下的占比55%左右,随着我国开采深度的增加,我国大部分矿井巷道基本岩层结构多为软岩,深部巷道受高应力和高温度等影响,容易出现开采困难和巷道明显变形的问题,为解决软岩巷道下出现的巷道围岩变形大、稳定性差的问题,软岩支护成为困扰我国煤矿生产的问题之一,软岩巷道支护措施不当易造成巨大的返修量,还使得整个矿区陷入困境,因此,做好巷道软岩支护工作是煤矿矿井采掘工作的关键。

1 巷道变形的原因和支护原理(1)软岩巷道变形的原因。

煤矿开采中面临的一大难题是在高应力作用下的软岩巷道有效支护方式,巷道顶板的不稳定情况会影响到巷道顶板的稳定性,巷道两边的移动或顶板下沉容易导致巷道断面收缩,使得两帮的变形更加严重,从地板岩层方面的受力情况看,巷道地板处于未支护状态,随着巷道的不断挖掘,原本作用于地板岩层上的应力会恢复弹性,但水平应力却增加,会出现变形的情况;若挖掘的方向处于倾斜状态,巷道顶板的岩层会受到较大水平应力影响,出现顶板破坏的现象。

根据地质力学的评估,地应力和高应力是导致围岩和支护发生变形的主要原因,随着采矿深度的不断增加,地应力影响严重的会导致变形甚至是坍塌情况发生。

(2)支护原理。

巷道采掘中,岩体的原始岩应力会重新分布并会出现被破坏的情况,不仅促使围岩自身的裂痕扩展和向巷道空区变形,随之而来的受力情况也会发生变化;对于硬岩巷道由于其高强度可以控制松动区的出现,而软岩巷道的支护,要求向回应力形成一定的塑形区且达到最大承载力为最佳。

煤矿软岩巷道支护技术

煤矿软岩巷道支护技术

煤矿软岩巷道支护技术摘要:本文主要对煤矿软岩巷道支护技术进行了分析,概述了软岩的概念和分类以及软岩的工程特征,并探讨了煤矿软岩巷道支护存在的问题,最后从三个方面对煤矿软岩巷道支护技术问题进行了研究,具体包括软岩巷道支付的技术关键分析,最佳支护时间分析以及软岩巷道支护的对策。

关键词:软岩巷道联合支护巷道变形1 软岩的基本概念1.1 软岩的基本概念工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。

目前流行的软岩定义强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点,同时应强调软岩所承受的工程力荷载的大小,强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。

该定义的主题词是工程力、显著变形和工程岩体。

工程岩体是软岩工程研究的主要对象,是巷道、边坡、基坑开挖扰动影响范围之内的岩体,包含岩块、结构面及其空间组合特征。

工程力是指作用在工程岩体上的力的总和,它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等;显著塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用,显著塑性变形包含显著的弹塑性变形、黏弹塑性变形,连续性变形和非连续性变形等。

此定义揭示了软岩的相对性实质,即取决于工程力与岩体强度的相互关系。

当工程力一定时,不同岩体,强度高于工程力水平的大多表现为硬岩的力学特性,强度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性;对同种岩石,在较低工程力作用下,表现为硬岩的变形特性,在较高工程力的作用下则可能表现为软岩的变形特性。

1.2 软岩的工程特性软岩有两个工程特性:软岩临界载荷和软化临界深度,它揭示了软岩的相对性实质。

(1)软化临界深度:与软化临界荷载相对应的存在着软化临界深度。

一般来讲,软化临界深度也是一个客观量。

当巷道的位置大于某一开采深度时,围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护的现象;但当巷道位置较浅,小于某一深度时,大变形、大地压的现象明显消失。

动压影响条件下底板软岩巷道支护技术研究

动压影响条件下底板软岩巷道支护技术研究

226软岩巷道支护,历来是矿山巷道工程的难题。

特别是煤层顶底板岩性均为软岩时,煤巷围岩变形量较大、控制难度较高,特别是巷道周边存在采掘作业面时,巷道在采动压力作用下围岩变形更为明显。

众多学者对动压影响软岩巷道支护进行研究,其中杨刚[1]以屯兰矿18503工作面巷道支护为工程背景,综合使用理论分析、现场实测以及数值模拟分析等技术手段,对软岩围岩变形破坏机理以及围岩变形诱因进行分析,并提出强化围岩稳定性及支护体系强度为核心的围岩支护方案,实现了巷道围岩变形有效控制;刘建功[2]以x辛置矿运输下山支护为例,通过理论分析构建动压影响软岩巷道围岩塑性区分布范围计算模型,并通过钻孔窥视技术验证理论计算模型,根据围岩塑性区分布范围提出通过全断面双壳锚注技术支护围岩,实现动压影响软岩巷道围岩变形有效控制。

本文以焦煤矿8505工作面回风巷围岩控制为工程背景,针对性提出动压软岩巷道围岩支护技术方案,实现了巷道围岩有效控制。

1 矿井概况 焦煤矿位于山西怀仁市何家堡乡石井村,井田面积4.339km 2,设计生产能力150万吨/年,8505工作面现主要开采5#煤层,煤层平均倾角4.6°平均厚度3.5m,直接顶为3.8~6.7m 泥岩、硬度1.5~2.7,基本顶为3.7~8.5m 的粉砂岩、硬度3.7~5.6;直接底为2.2~3.9m泥岩、硬度1.5~2.7,基本底为厚度 4.1~7.4 m 的石灰岩、岩体普氏硬度 3.4~6.2。

8505工作面回风巷沿着5号煤底板掘进,长度3200m,巷道顶底板均为泥岩,加之巷道周边采掘影响,巷道出现较为明显的底鼓、巷帮收敛变形。

对巷道围岩变形监测发现巷道水平收敛量介于150~580mm、底鼓量介于290~760mm,围岩变形量大给巷道正常使用带来制约。

矿井经过综合技术分析并结合工作面回风巷现场情况,提出采用注浆锚杆 + 表面喷浆方式对巷道围岩进行支护,通过注浆锚杆提高顶板、底板泥岩强度及抗变形能力,表面喷浆实现表面岩体裂隙封堵,解决围岩强度低、动压影响下巷道巷道围岩变形量大问题,为巷道使用创造良好条件。

煤矿软岩巷道掘进支护技术研究

煤矿软岩巷道掘进支护技术研究
2 0 1 4年第 2 期
中 州煤 炭
总 第2 1 8 期
煤 矿 软 岩 巷 道 掘 进 支 护 技 术 研 究
董开 封 , 丘 富旺
( 河 南能 源化 工集 团 永煤 公 司 新桥 煤 矿 , 河南 永城 4 7 6 6 0 0 )
摘要 : 分 析 了软 岩 巷 道 围岩 变形 破 坏 特 征 及 原 因 , 根据 软岩巷道 破坏 机理 , 对 刘 庄 矿 一5 6 0 m开拓 大巷 采用
关键词 : 软岩巷道 ; 破 坏机理 ; 支 护优 化 ; 矿 压 观 测 中图分类号 : T D 3 5 3 文 献标 志 码 : A 文章编号 : 1 0 0 3— 0 5 0 6 ( 2 0 1 4 ) 0 2~ 0 0 0 7— 0 2
Re s e a r c h o n S up po r t i ng Te c h no l o g y f o r S o f t Ro c k Ro a d wa y Dr i v i ng i n Co a l Mi n e
Байду номын сангаас
1 工 程 概 况
正在 掘进 的刘 庄 矿 一 5 6 0 m 开 拓大 巷 , 轨道巷 、
收缩严 重 , 增 大 了通 风 阻 力 , 减 小 了行 人 安 全 距 离 ;
巷道 也 出现 冒顶 掉 渣 的 现 象 , 严重危及人身 安全。 基 于 以上 情况 , 改 善巷 道支 护质 量尤为 迫 切 。
D o n g K a i f e n g , Q i u F u w a n g
( X i n q i a o C o a l Mi n e , Y o n g c h e n g C o a l C o m p a n y , H e n a n P r  ̄i n c e E n e r g y a n d C h e m i c a l G r o u p C o . , L i d . , Y o n g c h e n g 4 7 6 6 0 0 , C h i n a )

煤矿高地应力软岩巷道支护技术现场试验研究

煤矿高地应力软岩巷道支护技术现场试验研究
锚 杆 间距 。

将有关数据代入上式 , 可得到 ≤o9m, . 实际间排距取 08m。 .
2 顶板和两帮支护参数 。 )
洲 点深 度 , m
圈 1 一采 区开拓巷道断面 1深度一波速曲线图
测 点深 度 , m
圈 2 一采区开拓巷道断面 2深度一波速曲线图
由松动圈现场数据实测和上述分析可知 , 一采区开拓巷 道的
爹7 1 荤
李 斌 : 高 应软 巷 支 技 现 试 研 等 矿地 力岩道护术场验究 煤
・・ 4 9
采 用 普 通 锚 杆 支 护 , 板采 用 2 顶 O×24 0的 锚 杆 , 部 采 用 系 曲 线 。 由各 测 位 多 点 位 移 计 不 同 测 点 时 间一 位 移 曲线 可 以 看 0 帮 4 0X200的 锚杆 , 杆 为 单 向左 旋 无 纵 筋 螺 纹 钢 制 作 , 杆 孑 出 , 道 表 面 位 移 最 大 值 位 于 Ⅲ号 测 位 , 3 m, 道 表 面 位 移 , 0 2 锚 锚 L 巷 为 1m 巷 径 为 2 m, 脂 药 卷 锚 固 , 固 长 度 大 于 140 m 锚 固力 大 于 左 肩 大 于 右肩 , 板 位 移 相 对 较 小 主 要 是 由 于 安 装 后 , 表 质 量 8m 树 锚 0 m, 顶 仪
L= 1 厶 + 2 L+ 三。
其中 ,l L 为松动圈外锚杆锚 固长度 , 一般取 30ml一 O 1 , 0 i 4011 l 反之取较小值 ; 为锚杆 的外露长度 , 为 10m L 为锚杆的有效长度 ( 0 m;p 松动圈厚度值 ) 取实测值的最 , 大值。将有关数据代入上式 , 可得到 L= O i。 240ml l
第3 7卷 第 l 5期

深井软岩巷道支护技术研究

深井软岩巷道支护技术研究

当代化工研究99Modern Chemical Research丿丿2019•06技术应用与研究深井软岩巷道支护技术研究*刘廷(汾西矿业正佳煤业有限责任公司山西041399)摘要:正佳煤矿巷道围岩属于软岩巷道,巷道掘进支护后围岩变形量大,且难以控制,基于此,笔者在对巷道破坏影响因素分析的基础上,对矿井的软岩巷道支护方案进行了设计,并对巷道支护效果进行监测分析,结果表明:采用锚网索喷支护+底板采用注浆锚杆联合支护方式进行巷道支护在控制围岩变形和治理软岩巷道底臓等方面具有良好的效果”关键词:煤矿;软岩巷道;底鼓;围岩控制中图分类号:T文献标识码:AStudy on Support Technology of Soft Rock Roadway in Deep MineLiu Ting(Fenxi Mining Zhengjia Coal Industry CO.,LTD.,Shanxi,041399)Abstracts The surrounding rock of Z hengjia Coal Mine roadway belongs to soft rock roadway,and the deformation of s urrounding rock after roadway excavation and support is large and difficult to control.Based on the analysis of i nfluencing f actors of r oadway damage,the author designs the supporting scheme of s oft rock roadway in mine,and monitors and analyses the supporting effect of r oadway.The roadway support with bolt-mesh-cable-shotcrete support and f loor combined with grouting-bolt support has good effect in controlling surrounding rock deformation and controlling floor heave of s oft rock roadway.Key words:coal mine;soft rock roadway;floor heave\surrounding rock control1•矿井概况正佳煤矿巷道围岩属于I类软岩,矿井主采的煤层为3号煤层,埋藏深度在600〜800m之间,平均深度在700m,矿井属于深部开采矿井,地应力较高。

杨柳煤矿软岩巷道支护技术试验研究

杨柳煤矿软岩巷道支护技术试验研究

杨柳煤矿软岩巷道支护技术试验研究吴瀚(淮北矿业集团有限责任公司杨柳煤矿,安徽濉溪235000)摘要该文通过对杨柳矿井北翼轨道大巷支护技术研究,强化锚杆(索)的承载性能、强化破裂围岩体强度、强化围岩承载结构,有效控制了巷道的变形,提高了巷道的整体稳定性,取得了显著的效果。

关键词深部软岩巷道支护技术研究中图分类号TD353文献标识码BYangliu mine soft rock roadway Experimental StudyWu Han(Huaibei Mining Group Co.,Ltd.Yangliu mine,Anhui Suixi235000)Abstract In that paper,the track north wing of the willow mine roadway supporting technology research and enhance the bolt(cable)load-bearing performance,strengthen the broken rock body strength,strengthen the rock bearing structure,and effective control of the deformation of the roadway to improve the overall roadway stability,achieved remarkable results.Key words Deep soft rock roadway supporting research1巷道支护现状与存在问题杨柳煤矿北翼轨道大巷围岩以煤线、泥岩、粉砂岩为主,巷道顺层布置,受断层等构造影响,局部地段横穿煤层,围岩稳定性较差。

矿压主要表现为:两帮内挤、棚腿内扎、棚子尖顶、底鼓、水沟损坏、卡缆崩断。

2软岩巷道支护技术原理2.1支护原理-动态分步加固原理(1)岩巷维护是支护结构与围岩结构相互作用的过程。

煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展

煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展

值, 不随 时 间的变化而变化 。 当荷 载超 过 这一 临界值 后, 岩层的 塑性 形
4 . 1 软岩 巷道支 护的技术关键 根据 软岩 的力学特 点, 要使 软 岩巷 道支 护取得成功 要把 握好 三个
变 会出现 明显的 加速 现象 , 这一 临界 值的 荷载 成 为临 界荷载 。 荷 载小 技术关 键 : 正确的确 定软岩 变形机制 的复合型 、 将 复合型有效的 转化为 于临 界荷载 时岩层称为硬岩 , 荷 载超过 临界荷 载后, 岩层的 塑性 形变不 单 一性 和合 理的运 用复合型变性 力学机 制的 转化 技术 。 在 支护设 计时 稳 定, 此 时称 为软岩 。 另外一 个特性 是软化 临界深 度, 软化 临界深度与 不能只进行单一型的支护 设计, 要根据每 个受力点的力学特 性使用联 合 软化临 界荷载时 相对应 的。 当巷 道深度小于某一深 度时, 岩层变形 不 明 支护方式 , 设计 最适合 复合型变形力学特点 的支护方案 , 确保软 岩巷道 显, 不会 出现 大变 形 , 但是 当巷 道位置超 过这一深 度后, 岩层会有 明显 支护的综合性 能。
2 . 软岩巷道变形破坏的原因及特点
随着 煤 矿的 开采 , 巷 道深 度的 不断 增加 , 巷 道围岩构 造也 越来 越 塑性工作 状态 , 形成塑性 区。 此 时如果 没有 及时有效 的进行支 护处理 , 复杂 , 如 果围岩处于 软岩层就容 易造成巷道 的不稳定 , 引起巷道 四壁 的 塑性 区就会发生较 为严重 的形变 , 从 而形成松 动破坏 区。 松动破 坏区不
薹 臻寨 煤矿软岩巷道 支护来自术的研究及发展 谢拓
广西百色百矿集团有限公司 广西百色
5 3 1 4 0 0
【 摘要】本文主要对软岩的概念进行了简 单的介绍, 并指出了 如今煤 拱 肩和巷 道拱部变形尤 为严重, 经常出现 凸起和墙体开裂等现 象。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

114
能源技术与管理
Energy Technology and Management
2019年第44卷第!期
Vol. 44No.2
doi:10.3969/j.issn.l672-9943.2019.02.046
某煤矿软岩巷道支护技术研究
金志宽
(中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁沈阳110000)
[摘要]某煤矿工作面顺槽属软岩巷道,已发生严重变形,需要重新设计支护方式增强支护能力。

分析了巷道变形破坏的主要原因是巷道围岩松软破碎、围岩强度低、开采深度大、
应力水平高、原支护设计不合理。

从改变锚杆、锚索支护与0型棚支护参数入手,提
高巷道支护强度来实现耦合支护,控制巷道变形。

同时,使用数值模拟方法分析新支
护方案围岩的受力情况,模拟显示巷道没有出现应力集中。

经过工业性试验和矿压监
测,巷道支护效果良好。

因此,锚杆+锚索+ 0型棚的复合支护形式经优化设计参数
后,能够适用于该矿软岩巷道的支护,从而为矿井软岩巷道支护积累了经验。

[关键词]软岩巷道;巷道支护;数值模拟
[中图分类号]TD353+.6 [文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2019)02■0114-02
1概况
S106工作面是采区第三个采面,东部是S108 工作面,西部与S102工作面采空区相邻。

S106工 作面中南部有F4和F5 2个断层,向西延伸到 S102工作面内,向东延伸到S110综采工作面。

S106工作面煤层倾角平缓,平均2。

;工作面煤层 平均厚度3.06 m,为单一煤层,硬度较小,坚固性系 数0.6"0.7,为低变质的长焰煤。

煤层伪顶为泥岩,上部致密,块状、破碎易冒落,平均厚度1.1m,直接 顶为细砂岩、粉砂岩、细砾岩、粗砂岩、砾岩,全区发 育。

煤层底板为厚层泥岩,节理发育,厚度约30m。

巷道留厚0.7 m顶煤,沿煤层底板掘进,标高为 -649.5"-655)1 m。

S106工作面顺槽净断面为9.6 m2,巷道断面为 圆形,原支护采用锚杆、锚索与〇型棚联合支护。

巷 道顶部打6根铺杆,间排距800 m m x800 mm,5根锚索,间排距800 mmx800 mm;锚杆规格为 !22 m m x2 400 mm,锚索规格为!21.8 m m X 7 000 mm;按五花眼布置。

巷道两帮各打3排锚 杆,间排距800 mmx800 mm;锚杆规格为!22 mmx 2400mm。

金属网规格为1100mmx4500mm,0型棚 采用40U型钢制作成直径3.5 m双圆棚,排距 0.34 m。

通过现场调研,S106综采工作面回采巷道多 处顶板冒落下沉,下沉量达350 mm,两帮变形向 内,部 锚杆 断 ,破
随巷道底鼓。

巷道维护不仅工作量大而且返修一
变。

2 S106回风巷破坏原因分析
1岩 ,岩,岩变
机制属于复合型的物化膨胀变形和碎胀变形。


道掘进后,变形量大,具有明显的蠕变效应[1]。

(2) 工作面属深部开采,应力水平高,是发生
变的 。

(3) 地应力水平高、围岩岩性差,巷道塑型区发 育范围大,松动圈范围在2.0m以上,属于大松动圈
软岩巷道,围岩承载结构强度底,自稳能力差[2]。

(4) 支护方案设计不符合工程要求。

3支护方案设计
设计的支护方式采用螺纹钢锚杆A0型棚可
缩支架B锚索的复合支护形式[3]。

3.1锚杆支护参数
巷道顶部及帮部选择!24 mmx2 400 mm螺
纹钢等强锚杆,树脂加长锚固。

顶板锚杆锚固力大
于100 kN;两帮锚杆锚固力要求不能小于80 kN;
锚杆安装扭矩不小于300 N‘m,外露长度10%
40 mm;托盘米用120 mmx120 mmx10 mm的局强
度托盘配合让压管。

锚杆间排距600 mmx600 mm,
锚杆每排打18根。

3.2锚索支护参数
巷道顶部米用规格!22 m m x7 300 mm的
1x19股钢绞线锚索,每排5根,间排距800 mmx
600 mm。

巷帮米用规格!22 m m x7 300 mm的
1x19股钢绞线锚索,每排6根,间排距800 mmx
600 mm。

在2排锚杆之间布置锚索。

托盘规格为
2019年4月
Apr., 2019金志宽某煤矿软岩巷道支护技术研究115
350 mmx350 m m xl2 mm。

铺索安装时张拉表读 数不小于20 MPa。

要求全部的锚索与所处岩面是 垂直关系。

3.3 0型棚支护参数
回风顺槽采用U40制作的直径3.5 m单圆棚 支护,棚距为600 mm,使用拉杆联结棚子。

0型棚 各个搭接处采用废旧皮带制成垫片垫接,背木采 用直径200 mm圆木一锯两半,长度为600 mm。

3.4金属网及W钢带
金属网规格为l 100 mmx4 500 mm。

顶板铺 设2层金属网,而巷道两帮铺设1层金属网。

金属 网搭接100 mm,网扣间距100 mm。

W钢带宽 260 mm、厚度3 mm、孔间距600 mm,施工时保证 金属网、W钢带贴帮、贴顶,金属网[4]。

的受 ,巷道没有出现应力集中的现象,增大巷。

(a)应力分布 (b)最大主应力分布
图2改进支护方案后巷道围岩应力分布
4数值模拟研究5支护方案工业性试验及矿压监测
为 支护 S106 采作面回采巷道变形的控制效果,以便为后续 的
,支护 数 。

,使用 FLAC3D-
件将模型尺寸设置为60 m x10 m x60 m的长方 ,21 640 单元,24 717 。


为 ,为垂直
型 岩层 型顶 ,
,作用 型
直 为 17.5 MPa。

巷 岩 1所示。

1以看出,顶板 为41.8 mm,两帮 为46.3 mm,为 5.7 mm,巷 ,
支护 控形制 。

(a)垂直方向位移 (b)水平方向位移
该支护 S106 采工作面回采巷道得
到了成功应用。

在巷布置表面监测站对巷表面变形 监测,巷 两帮 是 91 mm,顶板 下沉量是86 mm,为49 mm,锚杆 锚 为27 MPa,锚索 锚固
为49.5 MPa,一月后趋于稳定。

联支护方案
S106综采作面回采巷道顶板和两帮弱
形破坏具有针,稱合支护效果。

6结论
通过该 ,有效解决了 S106综采工
作面回采巷道变形破坏问题,S106 作面安全生产。

因此,锚杆+锚索+ 0型棚的复合支 护形式,经 设 数后能够适用于该矿软岩
巷道的支护需要。

[参考文献]
[1] 康钦容.缓斜煤层群采动影响下底板软岩巷道围岩稳
控制[D].庆:重庆学,2011.
[2] 朱红娟,国红喜,陈俊杰.煤矿深部开采存在的问题及
对策探讨S].煤炭技术,2007,26(6):146-147.
[3] 靖洪文,李海,赵太,等.软岩程支护理论与技
术[M].徐州:中国矿 学 ,2008.
[4]俊超. 岩回采巷道锚网索耦合支护技术
[D].西安:西安科技大学,2013.
[作者简介]
图1巷道围岩位移情况
改进支护 巷 岩 分布特征如图2所示。

2以发现,新支护方案改善 岩
金志宽(1990-),男,工程师,毕业于辽宁工程技术大 学煤及煤层气工程,长 事煤矿设计工作。

[收稿日期&2018—09—
11]。

相关文档
最新文档