综采大断面开切眼支护技术探讨

Ｉ围岩破碎区 Ｉ Ｉ 塑性区 Ｉ Ｉ Ｉ 弹性 区 Ｉ ｖ原岩应力区 图 １巷道围岩变形破坏 分布图
（ ４ ）有利于巷道的快速掘进 。现代化高产 高效的采煤方法使得 煤矿企业生产接续紧张 ，巷道 的快速掘进在所难免 。 （ ５ ）巷道支 护设计需要遵循 以下原则 ，包括 ：１ ）一次支护原 则 ；２ ） 高预 应 力 和预 应 力 扩 散 原 则 ；３ ）“ 三 高 一 低 ”原 则 ；４ ） 临 界支护强度与刚度原则 。 ３大 断 面 巷道 围 岩控 制 技术 ３ ． １ 综放大断面巷道两帮煤体的控制 综放工作面顶板 、两帮 为实 体煤，巷道开挖后 ，围岩应力重新 分布， 由于两帮 的强度较低 ，煤体边缘 首先被破 坏，并逐步 向深部 扩展到弹性应力区的边界，两帮煤体从顶 、底板之 间被 “ 挤出” ，两 帮先出现拉破坏 ，底板两侧剪切断裂 ，顶板 下沉 ；随着载荷增大， 两帮破坏 严重，最后顶板离层 ，形成多层抛物拱式破坏。 提高巷帮支护强度和煤体残余强度是 大断面巷道围岩控 制的一 个关键 。合理的巷帮支护技术应能提供较大 的侧 向支 护阻力，既能 控 制两 帮 塑 性 区 与 松 动 区 域 的 发 展 ， 同时 又 能 适 应 两 帮 较 大 变 形 的 特点。一般应采用既有支护作用 ，又有加 固作用 的锚杆支 护，既可 采用高阻让压支护，应用增强可拉伸锚杆或延伸率大 的锚杆 ，达到 上述要 求：又可采用高强全长锚固锚杆 ，增大锚 固剂与锚杆 的接触 面积 ，提 高两 帮的锚 固力和强度 ３ ． ２综放大断面巷道顶板 的控制 综放 工作 面顶板为煤体 ，跨度大 ，层厚不稳定 ，层 理发 育，分 层之 间粘 结力小，巷 道开挖后顶板极易离层和破裂 ，难 以形成承载 结构 。巷道两 帮受顶 板变形影响比较大， 由于顶板、两帮变形相互 作用 ，当两 帮移 近量 大、片帮严重，引起顶板变形加剧 ，形成恶性 循环 。采用锚杆 支护 时，顶板的变 形和破坏一般超过 了常规锚杆 的 锚 固范 围，锚杆 支护 能否有 效控制 顶板，关键看能否实现锚杆 的实 际工作特征与顶板岩层 的 自承 特征 协调一致，使顶板 由载荷体变为 承载体 。要实现这一 目标 ，应在顶板离层 以前 ，及时地安装预紧力 、 刚度和工作阻力都较高 的锚杆 。结合 ｗ型钢带、菱形金属网等辅助 支护 ，可显著提 高顶板 的稳 定性。顶板岩层形成共同支护体后 ，能 将上层岩层载荷传递 到两 帮深 部，因深部岩体处于三 向应力状态 ， 承载能力高 ，可减小两帮浅部应力 ，降低两帮的维护难度 。 ３ ． ３ 大断面巷道底板的控制 综 放 工 作 面 巷 道 围岩 变 形 、破 坏 的 结 果 是 主 要 是 底 鼓 。 引起 底 鼓 的主要原 因有 ：底板岩性松 软，较 高的岩 层应 力作用等 。因此， 防治底鼓应从加 固围岩 ，降低 围岩应力 以及 防治水等方面着手 ，按 照防治措施的不 同，可分为支护加固法、卸压法及联合支护法。 支护加固法就是对底板岩层或巷 道帮 、角进 行支护或加固，从 而达到提高底板岩层 的稳定性 ，限制或减小底板 鼓起 的作用。其防 治措施 主要有底板锚杆 、帮角锚杆 、底板注浆 、封闭式支 架以及混 凝土反拱等 。在软弱底板打锚杆有两个作用 ：一 是将底板 岩层 各分 层连接 在一起组成组合梁 ，提高岩层 的抗挠 曲能力和岩层 之间的抗 剪切能力；二是采用预应力锚杆或摩擦式锚杆可 以对 围岩 施加 预应 力和摩擦 力，从而提高岩体的抗变形能力 ， 减 小底板 岩层的底鼓量 。
煤 矿 技 术
综采 大 断面开切 眼支护技术探讨
吴 晓峰
（ 同煤浙能麻家梁煤业有 限责任公 司。山西 大 同 ０ ３ ７ ０ ０ ０）
【 摘 要】 工作面 的大 断面切 眼不同于一般 的薄及 中厚煤层巷
帮现 象的发 生。保证巷道支护状况 良好 ，确保行 人畅通，有利于快
速 安 全 地 组 织 生产 。
道 ，其 断 面 大 ， 围岩 变形 严 重 ， 支护 较 为 困 难 。本 文探 讨 了开 切 眼 巷道 围岩破 坏机 理 ，分析 了大断面开切眼 支护技 术的选择 方向 ，在 此基础上提 出大断面巷道围岩控制技术 ，对一线 工程技 术人 员具有
一
定 的指 导 意义 。
【 关键词 】煤矿 开采；大断面开切 眼；围岩破 坏；支护技 术
引 言
切眼是煤矿采煤工作 面相关 设备 安装并开始回采的场所 ，其支 护 的 安 全 稳 定 性 对 于 工 作 面 设 备 安装 与 顺利 回 采 起 着 至 关 重 要 的 作 用 。综采开切眼巷道属于 回采巷道类别 ，与回采工作面上、下顺槽 相 比，其明显的特点是巷道跨度较大 ，围岩 控制相 当困难 ：开切眼 大 断面 巷道多为矩形 ，两帮为煤层 ，顶 板为 煤层或岩层，围岩强度 较低 ，受力复杂 ，围岩变形量和破裂范 围都 很大，这些都直接影响 巷 道 的稳 定 性 ， 支 护 较 为 困难 。为 此 ， 研 究 大 跨度 开 切 眼 合 理 的 支 护 手 段 对 我 国 煤 炭 行 业 的 可 持 续 发 展 以及 煤 炭 资源 的 合理 开 发 具 有 积 极 意义 。 １ 巷 道 围岩 破 坏 机 理 巷道 宽度 超 过 ５ ． ５ ｍ就 是 大 跨 度 巷 道 ，巷 道 高 度 超 过 ３ ｍ就 是 大 跨 度 大 断 面 ，断 面 面积 达 １ ６ ． ５ Ｉ Ｉ ｌ ｚ 以上 。巷 道 开 挖 前 ，岩 体 处 于 三 向 受压 的应力 环境 ，并处于稳定平衡状态 。巷道开挖后 ，破坏 了围岩 的应力平衡 状态 ，引起应力重新分布 ，巷道 围岩 中的应力状态 由原 来 的三 向应力状态转化为 二向应力状态 ， 水平应力 向顶板岩层转移 ， 垂 直 应 力 向 两帮 煤体 转 移 。为 了保 证 围 岩 的 稳 定 以及 地 下 巷 道 的安 全 ，通常在巷道 中进 行必要的支护与衬砌 ，以约束 围岩 的破坏和变 形 的继 续 发 展 。 巷 道 开挖 后 ， 随 着 塑 性 松 动 圈 的扩 展 ，巷 道 周 边 向 巷道 内移近位移 不断增大 ，当位移过大 ，岩体松动 ，失去 自承 能力 时 ，必然对支护体产生 “ 挤压作用 ” ，支护体上的压力也就增大 。根 据经验 ，随着 围岩位移 的增大 通常可 以发生两种情况 ：一种是 当围 岩逐渐破坏 时，支护体 能够支 撑逐渐增加的荷载 ，巷道周边位移渐 趋稳定 ；另 一种情况是 由于支 护设置 太迟或松动岩石 的荷载过大 ， 巷道周边位移在某一时 间后加速增长 ，巷道破坏 ，如 图 １所示 。