深井高应力动压综放巷道支护技术研究与应用

合集下载

动压下的巷道掘进与支护技术探析

动压下的巷道掘进与支护技术探析摘要:突然的动压现象不但会造成煤岩体的振动与破坏,还可能使巷道垮塌,支架、设备损毁,甚至发生重大的人员伤亡事故,因此必须引起矿井工作者的充分重视。

本文以笔者参与施工的实际工程为例,介绍了动压下的巷道掘进施工控制要点。

关键词:动压巷道掘进施工锚网支护1 引言以实现某矿采区通风为建设目的的辅助进风巷,其断面呈矩形,宽4.6m,高 3.6m,预测该工作面绝对瓦斯涌出量为0.63m3/min～1.13m3/min,煤尘具有爆炸性,煤层无自燃发火现象,顶压、侧压明显,水文地质条件相对复杂。

工程中以锚网支护作为掘进支护手段,并采用EBJ-120型掘进机割煤、出煤,MQT-130型风动钻机及ZMS-60型风动煤钻打眼安装锚杆,机械式扭矩放大器紧固锚杆施工。

2 动压巷道对掘进施工的影响煤矿巷道掘进及开采过程中,常存在着高应力下积聚着大量弹性能的岩体在一定条件下突然释放能量,发生破坏、冒落与抛出等明显动力效应的煤矿动压现象。

突然的动压现象不但会造成煤岩体的振动与破坏,还可能使巷道垮塌,支架、设备损毁,甚至发生重大的人员伤亡事故,因此必须引起矿井工作者的充分重视。

根据动压生成的不同机理可将其分为冲击矿压、顶板大面积来压与煤及瓦斯突出等三种形式。

以冲击矿压为例,其一般是指聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放,在井巷发生爆炸性事故,产生的动力将煤岩抛向巷道,此时顶板可能有瞬间明显下沉,但一般并不冒落;有时底板突然开裂鼓起甚至接顶;常常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎并从煤壁抛出,并可能引起瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾,干扰通风系统,严重时还会造成地面震动和建筑物破坏。

从生产实践经验来看,冲击矿压多发生在生产高度集中的区域,顶板大面积来压、煤及瓦斯突出则与施工技术、支护方式、现场安全管理不到位有直接的关系。

因此煤矿工作者必须得到在全面掌握动压分布及作用规律的前提下合理选择巷道开拓布置的方式、科学安排工艺程序、确保支护措施到位,并进行严格规范的施工组织和安全管理,尽可能减少动压巷道的潜在风险,以提高掘进施工的效率及安全性。

煤矿巷道支护理论与技术及应用(康红普院士)

深部高应力、强烈动压影响、松软破碎围岩巷道，二次支护后仍出现变形破坏，需三次、四次支护甚至多次支护
二次支护图
巷道二次支护后变形破坏图
锚杆支护的本质作用与关键参数
围岩变形形式：不连续、不协调变形；连续、整体变形。锚杆主要对前者起作用
锚杆预应力及扩散起关键作用：大幅提高预应力，并实现有效扩散，可抑制围岩不连续、不协调变形
型钢支护
锚杆支护
锚杆支护
低强度锚杆
早期适用于简单条件(5%)
高强度锚杆
不能满足困难巷道支护
高预应力强力锚杆
解决复杂巷道支护难题
锚杆类型
低强度高强度高预应力高强度
直径/mm
14-20 18-22 20-25
拉断载荷/kN
50-120 120-200 200-400
预应力 /kN
0-10 10-20
5
高预应力施工机具与工艺
提出单孔、多参数、耦合地质力学原位快速测试方法
单孔完成地应力、强度与结构及相互耦合关系测试
开发出配套测试仪器(2项发明专利)
岩层
封隔器
手动泵
油泵
储能器-2
传感器储能器-1
采集仪流量计
注水管
升降器
SYY-56型小孔径水压致裂地应力测量装置，实现了井下地应力快速测量
螺纹钢锚杆
扭矩螺母
锚杆支护构件
锚杆杆体及附件锚固剂护表构件(钢带、金属网) 锚索
复杂困难巷道对支护材料的要求
杆体不仅强度高，且延伸率大、冲击韧性高有利于锚杆预应力与工作阻力扩散的护表构件
各构件力学性能匹配
可操作性
井下锚杆支护构件
经济性

综放工作面回采巷道联合支护技术研究

（）６４３Ｕ支架外加固。回采巷道翻修以后，巷道围岩仍然发生一定量的位移，其大小随巷道深度、岩性和支护方式等的不同而改变，通常巷道允许变形量越小支护成本越高。由
压的作用下，渗透到裂隙中，对破碎岩石进行粘结，降低岩石断面是较好的支护结构。针对回采巷道底板遇水软化的围
杆、锚索与２Ｕ５型钢复合支护，可以满足回采巷道使用要求。
但下分层综放开采时，由于采深大、重复采动，造成综放，采取对围岩应力高、围岩巷道
破碎的综放回采巷道进行翻修，巷道支护断面如图１所示。
巷道变形破坏严重，一年内回采巷道需要卧底数次、修一扩
次，严重制约着综放工作面的运料、回风，巷道重复扩修进且时，时有煤炮声出现。尽管采取了许多措施，目前仍没有但解决下分层综放回采巷道的翻修支护问题。１综放回采巷道翻修支护技术常村煤矿主要开采２、 —１２—３煤层，现主采２煤层， —１煤层平均厚度１ｍ，０倾角ｌ。煤层自然发火期１ —３ｄ１，５０。练放工作面基本顶为砂岩，厚度１ｍ，煤层顶板６ｍ，０距０基本顶以
直至扩到硬顶、硬帮的原则，２Ｏ０ｒ留Ｏ一３０ｍ的让压空间，ａ种大范围预应力主动支护技术，它是将主体结构应力向深部里，
维普资讯
６２
童舛技撼晨
２６第４０年期０
（）３网的选用。锚固网用菱形金属网，网用冷拔丝金铺属网和塑料网双层铺设。
长钢绞线，端间锚固长０８．ｍ。． —１２

深井动显综放巷道锚杆、锚索、桁架组合支护技术研究

梁宝寺煤矿属于巨野煤田的一部分，位于嘉祥县梁宝寺镇境内，该矿是巨野煤田范围内最早建成的矿井。该矿井设计年生产能
力为１０８万吨，服务年限５．年。其主采３９８层煤厚度平均８煤层倾角５～ｌ。，ｍ，。ｌ煤
层普氏硬度ｆ０９～．，煤层节理发育。＝．１９４８地面标高３．ｍ～１ｍ，９４．井下标高一５ｍ一００５０
顶护帮，防止围岩破碎、松散、冒落。２２巷道支护方案．
根据围岩特征、地应力及巷道断面大
小、形状，确定巷道支护设计方案为：高强预应力让压锚杆、鸟巢式预应力锚索、预应力桁架组合支护技术方案，表面控制采用ｗ钢带和钢筋网片。如图５为支护断面图。
（）１高强预应力让压锚杆可有效提高围岩的残余强度，充分发挥围岩自身承载能力。锚杆与其锚固范围内的组合体构成一种锚固支护体，在锚杆的反向载荷与约束下，使塑性破坏后易于松动的煤岩体形成具有
定承载能力并可适应围岩变形的组合支护圈层，从而提高顶板的整体性，阻止松动圈发展和顶板离层。从巷道纵向看，锚杆支
深井动显综放巷道锚杆、锚索、桁架组合支护技术研究
高法民李廷文王亚杰刘立民
（１山东肥城矿业集团公司梁宝寺能源有限责任公司２捷马（济宁）矿山支护设备制造有限公司３山东科技大学资源与环境工程学院）
【要】梁宝寺煤矿具有采深大、采厚大、动压显现明显等巨野煤田的共同特点，摘该矿现
有支护系统无法保证巷道的正常掘进及使用。本文针对此情况，采用了一种新型高强高预应力

大变形围岩巷道支护技术实践

大变形围岩巷道支护技术实践【摘要】针对平凉新安煤业有限公司新安煤矿软岩高应力巷道和动压影响巷道变形量大，不能满足安全生产需要的实际状况，该矿制定了巷道的锚网梁索喷—格栅拱架的联合支护方案。

采用该方案后，提高巷道的自身承载力，减小了巷道变形量，满足了安全生产需要，并获得了较好的技术经济效益。

【关键词】巷道变形常规支护联合支护平凉新安煤业公司新安煤矿位于甘肃省平凉市崇信县新窑镇境内，海拔1250m，副井深750m。

新安煤矿地压大，岩石软，巷道变形严重，尤其是底臌现象较为严重。

由于巷道变形，巷道断面缩小，通风风速提高，轨道阴阳道，运输间距小，不能满足使用要求，危机安全生产。

新掘进的巷道在5～10天内就有不同程度的变形，为保证工程质量和安全生产，该矿每月都需要对后路进行维修整治。

巷道整修占用了大量劳动用工和正常的作业时间，降低了矿井的单进水平，浪费了大量的人力、物力、财力。

由此可见，巷道的变形已严重制约了矿井的发展，控制巷道变形，提供较好的支护方案成了亟待解决的问题。

1 巷道变形原因分析根据对该矿已掘的集中皮带机道破坏情况的深入调查，并对已掌握的地质及技术资料进行分析，认定该巷道破坏因素有以下几个方面。

1.1 上覆岩层压力大原岩应力是巷道围岩变形破坏的根源。

根据地质资料显示，集中皮带机道处于煤层向斜轴心，即巷道所受地质构造应力较一般巷道大，这是巷道变形的原因之一。

1.2 受动压影响受工作面回采（或周围其它巷道的掘进）引起的强烈支承压力作用，使围岩应力值数倍于原岩应力，当支护结构承受不了该荷载作用时，必然产生变形，造成巷道支护结构的破坏。

集中皮带机道同期施工的还有集中胶带机道等巷道，其它巷道的掘进对围岩应力的分布产生重要影响，这是巷道变形原因之二。

1.3 巷道的岩性巷道的自身承载力与岩性有关，集中皮带机道岩性为砂泥岩、泥岩，巷道施工中穿过1煤、5煤煤层。

岩石遇水就发生膨胀，裸露状态下随时就发生掉落现象；由于底板也有水，底臌变形严重。

高应力区软岩巷道支护技术优化及实践

煤矿现代化
２０年第６０６期
总第７期５
真对Ｉ１Ｉ回风下山的地质特点和开采技术条件研究及巷
道破坏的形式与特点，通过优化主要技术途径包括以下内容：采用光面爆破技术严格控制巷道成型、及时喷浆以封闭围岩、高预紧力锚杆（锚索）支护技术是基础、锚杆（锚索）布置必须有针对性、注加固技术控制围岩破碎巷道、锚采动影响剧烈时可考虑必要的应力转移技术。３１ “ ．锚杆＋锚索支护方案（）１锚杆为￣２ｘ４０２２０ｍｍ。左旋无纵筋螺纹钢锚杆其间距分为两种。两基角锚杆间距为６０ｍ。５ｒ其余均为８０ｍ。ａ０ｒ底ａ
中得到了应用。通过近几年来的运行，主井提升机运行稳定、
调试方便，充分证明这种速度源建立的方法是合理可行的、是卓有成效的。
作者简介
吕现传，９３年出生，机电工程师，９７年７月毕业１７男，１９
根据《煤矿安全规程》的有关规定，检查钢丝绳时提升机
１ｍ，下山属留煤柱岩巷，中７１５该其２７和７１２９工作面开采后留设的煤柱距 Ⅱ１回风下山约５ｍ。０该巷道布置在相对较稳定铝质泥岩中下部，巷道顶板整体稳定性好，依次为３８￣ｍ厚的铝质泥岩，．６３４８． — ｍ厚的粉砂岩，块状、致密坚硬和厚２ｍ的中砂岩。坡度为１。５。原支护形式锚网喷锚杆规格均为中１ｘ６１０ｒｍ，６０普通锚杆，ａ其间距７０７Ｏｍ。０ｘＯｍ底角锚杆角度为３ｏＯ，除底角锚杆外，其余锚杆均垂直于巷道岩面布置。下底角锚杆距底板高度约为３０ｍ，０ｒ钢板网。ａ

动压下掘进巷道支护技术研究与工程实践研究

动压下掘进巷道支护技术研究与工程实践研究摘要：对于煤炭企业来说，矿井生产过程中的采掘接续以及安全性是其一直以来关注的重要课题，尤其是在和谐社会建设不断推进的过程中，国内煤炭企业要想在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，生产安全问题必须得到有效解决。

但是在实际的生产经营过程中，不少企业出现接续紧张，并为使生产份额得到满足而对优化回采巷道位置措施有所忽略，导致回采巷道处于动压下掘进状态，严重影响了井下掘进生产的安全性。

基于此，笔者对动压下巷道掘进安全问题展开研究，并结合工程实践报告如下。

关键词：巷道动压巷道支护围岩控制采动压力1 工程概况某矿区年设计生产能力为150万t，其核定生产能力为240万t，该矿区2012年原煤实际生产量为235万t。

本区域具有相对简单的地质构造，具有相对稳定的煤层赋存，开采方式为多煤层近距离联合开采。

笔者从项目研究实际需求出发，以该矿区17#煤层巷道为对象，与该巷道具体情况相结合，对其顶板实施现场取样，并通过实验室方法测定其力学参数，该巷道顶板特征详见下表1，岩层力学指标则见下表2。

2 采准巷道形变特点以及采动应力分析2.1 采动应力以17#采准巷道具体位置为参照，对其采场在作业面回采影响下发生的应力变化进行分析，同时分析其底板应力的规律分布。

对于处于采动影响状态下的采准巷道来说，上述分析工作对其围岩变形控制具有积极意义。

下图1为巷道关系图，由图1可以看出，16#作业面在其采动过程中对17#巷道内部七面皮带道产生了较大影响，在16#煤层开采过程中，其作业面造成的前支撑压力以及煤柱在回采作业影响下产生的叠加支撑压力对其骑采前巷道产生了较大影响，此种状态下一般会有3～4个系数的应力增高。

采空区下部是骑采作业后巷道。

此巷道由于上部煤柱具有较远水平距离，且所处区域应力有所降低，因而并未受到煤柱的严重影响。

17#煤层中采准巷道内部八面下料道不仅受到上部16#采动作业影响，而且长期处于其上方16#作业面上的煤柱所产生的支撑压力作用下。

深部高应力动压巷道支护方法

2012年8月上第41卷第370期施工技术CONSTRUCTION TECHNOLOGY79［收稿日期］2012-02-20［基金项目］国家自然科学基金面上项目（51074162）；“十一五”国家科技支撑计划项目（2008BAB36B07）［作者简介］宋锦虎，博士研究生，E-mail ：230109405@seu．edu．cn 深部高应力动压巷道支护方法研究宋锦虎1，魏思祥2，靖洪文3，王冲4，李哲豪4（1．东南大学岩土工程研究所，江苏南京210096；2．平顶山天安煤业股份有限公司十二矿，河南平顶山467044；3．中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221008；4．河南城建学院土木与材料工程系，河南平顶山467044）［摘要］深部高应力巷道的支护方法是目前的工程难点问题。

中平能化集团十二矿31010己15煤层皮带巷和回风巷埋深超过1000m ，同时将承受上部保护层开采的动压作用，巷道稳定性不易控制。

首先通过地应力测试和围岩松动圈测试，得知巷道为高地应力环境下大松动圈巷道；之后通过三维数值计算分析，获得了上部保护层开采过程中下部巷道的矿压显现规律，得知巷道将受到高应力动压作用。

针对此巷道高应力动压特点采用卸压让压以及高强锚索的联合支护方法，即在围岩卸压让压的基础上采用高强锚索进行加强支护，同时采用单体柱进行局部临时加强支护。

现场工业试验结果说明卸压让压以及高强锚索组成的联合支护系统可用于深部高应力动压巷道的稳定性控制。

［关键词］巷道；支护；动压；卸压让压；锚索［中图分类号］TU929［文献标识码］A［文章编号］1002-8498（2012）15-0079-05Analysis of the Support Method for Deep Road with High StressLevel Dynamic PressureSong Jinhu 1，Wei Sixiang 2，Jing Hongwen 3，Wang Chong 4，Li Zhehao 4（1．Institute of Geotechnical Engineering ，Southeast University ，Nanjing ，Jiangsu210096，China ；2．No．12Mine ，Pingdingshan Coal Co．，Ltd．，Pingdingshan ，He ’nan467044，China ；3．State Key Lab of Deep Rock and Soil Mechanics and Underground Engineering ，China Universityof Mining and Technology ，Xuzhou ，Jiangsu221008，China ；4．Department of Civil and Material Engineering ，He ’nan University of Urban Construction ，Pingdingshan ，He ’nan467044，China ）Abstract ：The pulley roadway and return airway of the Twelvth Mining of Pingdingshan Colliery Group Co．，Ltd．in the 31010area are buried at more than 1000meters deep．And they are subjected to the dynamic pressure of the protection seam mining．By testing ，they were found to be the deep roadway in soft rock with high stress level dynamic pressure ，for which the supporting scheme should be specially designed．The level of dynamic pressure was obtained by three-dimensional numerical calculation．And with respect to the characteristics of the dynamic pressure ，a combined support technology with pressure release and high strength rock bolts were used．Single columns were used locally to provide temporary support at extremely vulnerable locations．The field monitoring data shows that the pressure release method combined with the use of high strength rock bolts can successfully maintain the stability of the roadway in soft rock with high stress level dynamic pressure．Key words ：roadway ；supports ；dynamic pressure ；pressure release ；anchoring cables 随着我国浅部煤炭资源的枯竭，地下开采的深度越来越大。

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、"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、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)。

中图分类号：ＴＤ３５３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１３．０３．００５
文章编号：０２５３— ６０９９（２０１３）０３一ｏ０１７— ０４
ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＲｏａｄｗａｙＳｕｐｐｏｒｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＦｕｌｌｙＭｅｃｈａｎｉｚｅｄＣａｖｉｎｇＭｉｎｉｎｇｉｎＤｅｅｐＤｒｉｆｔｗｉｔｈＨｉｇｈＳｔｒｅｓｓａｎｄＤｙｎａｍｉｃＰｒｅｓｓｕｒｅ
第３３卷第３期
２０１３年ｏ６月
矿冶工
程
ＥＲＩＮＧ
Ｖ０１．３３№ ３
ＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＮＧ眦
Ｊｕｎｅ２０１３
深井高应力动压综放巷道支护技术研究与应用①
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｖｉｅｗｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｒｏａｄｗａｙｆｏｒｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃａｖｉｎｇｉｎｄｅｅｐｍｉｎｉｎｇ，ｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｓｔｒｅｓｓ，ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅｔｏｍｉｎｉｎｇｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓ，ｓｅｒｉｏｕｓｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｄｉｉｃｆｕｌｔｓｕｐｐｏ￣，ａｋｉｎｄｏｆｓｕｐｐｏｔｒｉｎｇｍａｔｅｉａｒｌｗｉｔｈｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈｉｇｈｓｔｉｆｎｅｓｓａｎｄｈｉｇｈｄｕｃｔｉｌｉｔｙｗａｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｕｐｐｏｔｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎｗａｓａｌｓｏｐｒｅｐａｒｅｄｂａｓｅｄｏｎｈｅｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｄｅｓｉｎ，ａｇｎｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔｓｃｈｅｍｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｉｆｎｌｌａｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｉｔｃａｎｂｅｓｅｅｎｆｒｏｍｔｈｅｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇｒｅｓｕｌｔｏｆｏｎ — ｓｉｔｅｓｕｐｐｏｔｉｒｎｇｅｆｅｃｔｈａｔｔ，ｓｕｃｈｓｕｐｐｏｔｒｓｃｈｅｍｅｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｄｅｆｏｍａｒｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｔｕｃｒｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｗａｙ，ｅｎｓｕｉｎｒｇｔｈｅｓｅｃｕｉｒｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｓｔｒｅｓｓ；ｄｙｎａｍｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｒｏａｄｗａｙｓｕｐｐｏｔ；ｎｒｕｍｅｉｒｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｕｐｐｏｔｉｒｎｇｅｆｆｅｃｔｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇ
范育青，刘玉成，王昌琪，魏艳敏，安华明
（１．毕节学院资源与安全工程学院，贵州毕节５５１７００；２．北京科技大学土木与环境７－程学院，北京１０００８采巷道高地应力、高地温、易受采动或构造应力影响、巷道围岩变形大、支护困难等问题，采用高强度、高刚
ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆＳｏｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）
度、高可靠性和大延伸率的支护材料进行了初步支护设计，并对初步设计模拟结果进行了二次支护设计，确定了合理的支护方案及参数。现场应用支护效果监测结果表明：该支护方案有效控制了巷道变形与破坏，保证了巷道的安全与稳定。
关键词：高应力；动压；巷道支护；数值模拟；支护效果监测
ＦＡＮＹｕ－ｑｉｎｇ，ＬＩＵＹｕ－ｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＣｈａｎｇ — ｑｉ，ＷＥＩＹａｎ — ｍｉｎ，ＡＮＨｕａ — ｍｉｎｇ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，日批Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｏ＇ｉｅ５５１７００，Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｆｏＣｉｖｉｌ＆