淮南矿区深部软岩巷道支护——袁亮共44页
关于深井软岩巷道掘进支护技术的实践研究
【 关键词 】深井；软岩巷道 ；掘进 支护 ；实践研 究
随着矿井 开采 深度 的不断增加和机械化程度 的不 断提 升，巷道 断面面积也呈现增大趋势 ，这 使得巷道掘进过程 中矿压显现 愈加 明 显，加上软岩的地质工程 条件较 为复杂 ，从而给掘进支护带来一系 列 问题 。为 了达成 改善巷 用某矿作 为研 究 目标，来研究深井软岩巷道掘进支 护技术。 １工程概况 某矿 正在掘进 一条 标高为一 ７ ０ ０ ｍ 的开拓大巷 ，轨道巷 、运输巷 并行布置 ，间距 ３ ０ ｍ ，运 输巷 超前轨道巷掘进施工 。采用掘进机 、 胶带输送机综合机械化掘进 ，巷道支护为传统锚 网喷支护 。由于巷 道 掘 进 所 处 地 段 为泥 岩 和 和 断 层 破碎 带 ，巷 道 支 护 技 术 上 存 在 不 小 难度 。经过岩石 力学试验 测试 得知，该矿巷道 围岩 的天然抗压 强度 为２ ． ５ ～１ ９ ． Ｏ Ｍ Ｐ ａ ，为 工 程 意 义 上 的 软 岩 性 质 。众 所 周 知 ， 软岩 具 有 强度小、易破碎 、遇水易软化、支护 困难等特性 ，属 于不稳 定岩层 ， 如 果 在 巷 道 掘 进 过程 中 再 受 到 诸 如 断 层 、水 等 因素 的 影 响 ， 则 易 造 成 棚 梁 弯 曲下 沉 、棚 腿 挤 出 、支 护 失效 、巷 道 断 面迅 速 减 小 等 问 题 ， 因 而 给 掘 进 行 人 、 通风 、 运 输 带 来 安 全 隐患 。 实践 证 明 ，一 ７ ０ ０ ｍ 巷 道 掘 进 过 程 中表 现 为 严 重 的底 鼓 （ 最大值达到 ５ ０ ０ ｍ以上 ），巷 道 地 面轨道破坏严重 ，增加了大巷运输难度 ，迫使掘进速 度减 缓，与此 同时 ，由于巷道 断面收缩 ，通风面积减小 ，从而增加 了通 风阻力。 此外 ，巷道 围岩遭 到破坏 时，顶板会不 时冒落破碎矸渣 ，从而威胁 到行人安全 。由以上分析 ，研究深井软岩巷道掘进支 护技 术十分迫 切 ，且 意 义 深 远 。 ２ 软 岩 巷 道 围岩 变 形 和 压 力 特 征 由于 软岩已进 入非线性塑性大变形阶段 ，变形 场是非线性力学 场 ， 因此 ， 软 岩 巷 道 的 破 坏 机 理 同硬 岩 巷 道 明 显 不 同 ［ 软 岩 的 力 学 性质 是决定巷道 围岩稳定性的关键 因素 ，根据矿 井掘进施工的实际 情 形 来 看 ， 软岩 巷 道 围 岩 变形 往 往表 现 为 以 下 几个 特 征 ： （ １ ） 软岩巷 道变形呈现蠕 变变形三阶段规律并具有明显的时间 效应 。掘进初期巷道变形量大 ，且顶板 来压 十分迅速，因此巷道支 护 装 置应 具 有 较 大 的 初 始 支 撑 力 ，此 外 且要 有 一 定 的 伸 缩 性 ， 以避
二次支护技术在深部软岩巷道中的应用
白承能 力 的挤 压拱 结构 ， 能 承受外 部岩体 地压 ， 阻止 其 过度 变形 。采用 锚 网 、 喷浆对 围岩进行 封 闭 ， 防止 围岩风 化和剥 落 ， 有效提 高 了锚杆 支护能 力 ， 增 强 了 围岩支 护结 构体 的承载 能力 。但 由于 围岩仍 处于变
鼓 处理 相对较 简 单 。根 据 软岩 的变 形特 性 ， 巷 道 开
掘后 ， 对巷道 顶板 及 帮部 进 行 一 次支 护 ， 加 固 围岩 ，
行 二次锚 网喷 支护 。二次 支护 的锚 杆 间排距 同一次 支护， 锚杆 布 置在 一 次 支 护 的锚 杆 中 间 位 置 ， 喷 厚
形 阶段 ， 必然 要释 放部 分变形 能量 ， 对 于 围岩 条件差
的巷道 来说 ， 这个 阶段 的变形 量仍 然较 大 ， 会 对锚 网 喷层造 成一定 程 度 的破 坏 ， 出现 喷 层起 皮 、 开裂 、 脱 落 等现 象 。 （ ２ ） 二次支 护 。二 次 支 护存 在 支 护 时 机 问题 ， 支护太 早 ， 巷道周 围岩 体 内 的 巨大 塑性 变 形 能 得不
针 对深 部软 岩 的 变 形 特 性 ， 先采用 “ 锚 网 ＋锚 索 ＋
初喷” 一次让压 支护 ， 再采用 “ 锚 网 喷 ＋全 断 面 注 浆” 二 次支 护 ， 以确保 支护效 果 。
力， 从 而提 高岩体 强度 、 围岩 整体稳 定性 以及 围岩本
身 的承 载能力 。二次支 护在 滞后 掘进工 作面 一定范
毕 业 于 中国 矿 业 大 学 ， 现 从事 煤 矿 生 产 技 术 工 作 。
巷 道顶 板 及 帮部 变 形破 坏 后 修 复较 困难 ， 但 底
淮南矿区先抽后采的瓦斯治本技术_袁亮
n 专题论坛)))瓦斯抽采n淮南矿区先抽后采的瓦斯治本技术袁 亮(淮南矿业(集团)有限责任公司,安徽省淮南市洞山,232002)摘 要 阐述了高瓦斯含量的淮南矿区卸压开采抽采瓦斯理论与技术、松软煤岩巷道围岩控制理论与技术和高瓦斯复杂地质条件下矿井设计的理念与技术,介绍了淮南矿业集团在瓦斯安全高效开采及综合利用领域的主要成果及其取得的经济效益和社会效益。
关键词 瓦斯 先抽后采 理论及技术袁亮:淮南矿业(集团)有限责任公司常务副总经理兼总工程师,教授级高级工程师淮南矿区是我国高瓦斯、高地应力、煤层群、开采条件特别复杂的典型矿区,煤炭资源丰富,国家批准开发煤炭285亿t 。
煤田位于华北板块与扬子板块结合处,南邻秦岭)大别山构造带,是我国瓦斯含量最高的矿区之一。
现有15对矿井,全部为煤与瓦斯突出矿井。
制约淮南矿区安全高效开采的科学技术问题主要是:瓦斯治理、松软煤岩巷道支护、安全高效开采矿井设计理论和技术。
1 卸压开采抽采瓦斯的理论与技术松软低透气性煤层瓦斯治理是世界性技术难题,也是淮南矿区首要的关键技术。
20世纪80年代以来的瓦斯传统抽放技术和方法,不能解决松软低透气性煤层群开采瓦斯治理难题。
针对淮南矿区高瓦斯低透气性煤层群及瓦斯赋存特点,提出并研究成功了卸压开采抽采瓦斯理论与技术。
111 首采层瓦斯抽采理论与技术针对矿区煤层群特点,从首采层开采卸压研究入手,选择瓦斯含量小、突出危险性低的薄煤层作为首采卸压层,试验研究并探索出采场岩层移动规律、瓦斯运移规律和卸压瓦斯富集区。
(1)首采煤层采场顶板移动规律物理模拟。
根据研究结果,现场探测发现:瓦斯富集区在煤层顶板垂直向上8~25m 、回风巷向下0~30m 的范围内。
证实环型裂隙圈就是卸压瓦斯富集区。
研究成功了/环形裂隙圈内走向长钻孔或巷道法0抽采卸压瓦斯新方法;/环形裂隙圈内走向长钻孔或巷道法0抽采卸压瓦斯新方法。
瓦斯抽采效果:试验工作面抽采量:26m 3/m in,抽采率65%。
深部开采矿井锚杆支护技术研究与实践
深部开采矿井锚杆支护技术研究与实践
张 凯 亮
（ 淮南矿业 （ 集团 ） 有限责任公新庄孜矿 。安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ １）
【 摘 要】 某矿区平均开采 深度 已达到 了一 ８ ０ ０ ｍ以上 ，其 中 部
分 矿 已达 一 ９ ０ ０ １ ２ １ 左 右 ，是 我 国 开 采深 度 较 大的 矿 区之 一 。 该 文 介 绍 了该 矿 区为 适 应 深 部 开 采 的 需要 ， 开发 或 引进 了一 系列 支 护 新技 术 、
新设备 、新 工艺；并分析 了等强锚杆支护存在的缺点 ，提 出了采用 高强锚杆 、高预 紧力注浆锚 索、 厚钢 带及与之相配套的其他配构件 ， 同时注意选择合适 的巷道 断面形状 。这一 系列措施在 支护 中起到 了 良好 的效果 ，对相似生产条件下的巷道 支护具有很好的借鉴意义。
图 １ 高强锚秆结构示意圈
中空 注 浆 管 等 部 分 组成 ，最 小 直 径 ３ ２ ｍ ｍ ， 最大 直 径 ３ ６ ａ ｒ ｍ，长 ６ ～８ ｍ ， 预应力可达２ ５ ０ ｋ Ｎ ，破断载荷６ ０ ０ ｋ Ｎ ，并配有专 门特制 的高强注浆托 盘 。该产品适用于深部大断面交岔点、硐室等巷道 的永久支护 ，具 有预应力高、承载力大 、防腐蚀等特点 。 ’ 。 ２ ． ２ 开发应用高强锚杆及锚 固剂 随着开采深度 的增加 ，即使岩石抗压强度再高，在超深 井的高 应力作用下 ，也 已经进入软岩岩性状态，岩 石的蠕变 速度 、蠕变时 间都 在 增 大 。为 适 应 深 部 巷 道 支 护 的 需 要 ， 该 矿 区 研 制 了Ｋ Ｍ Ｇ ６ ０ ０ 型 无纵肋左旋螺纹钢高强锚杆及新型树脂锚固剂，无纵肋螺 纹钢锚杆 采用高强度优质钢材， 杆体屈服强度达￣ １ Ｊ ６ ３ ５ Ｍ Ｐ ａ ， 抗 拉 强 度达 ￣ Ｕ ８ ４ ０ Ｍ Ｐ ａ ，采用滚压工艺制造，强度比全螺纹等强锚杆提高了３ ０ ％以上 。 其设计结构合理 ，非常适用于地应力大的深井巷道的支护 。将其 与 新 型锚 固剂配套 ，具有安装可靠 、锚固效果好、预紧力高等特点。 高强锚杆 的结构如 图１ 所示。
深部软岩巷道支护技术论文
深部软岩巷道支护技术论文摘要：经过第一次支护，围岩变形能得到释放，等围岩变形速度基本达到稳定后，进行注浆和锚杆支护，根据现场的测量和数据分析，围岩变形速度基本达到稳定状态的时间至少为巷道挖掘1个月后。
0引言随着经济的发展，我国的矿山资源开采日益增多，导致浅部矿产资源的减少，很多矿山的已经进入了深部开采。
在国外的一些国家，如俄罗斯金属矿的开采最深已经达到了2000m，而印度和南非的金矿开采最深已经达到了4000m。
我国煤矿的开采深度也逐渐增年，增加的速度为8-12/m，部分煤矿开采地区如开滦、平顶山、徐州等地其开采深度已经超过了1000m。
深部开采的矿区，岩层具有软岩的特性，巷道围岩一直处于变形的状态。
在目前的矿区开采过程中，深部巷道大变形已经成为主要影响深部工程安全的因素之一，所以深部软岩巷道的稳定问题成了国内外研究的重点。
1深部软岩巷道支护技术根据支护和围岩的相互作用实质，深部软岩巷道的支护技术的可以分为3个阶段：第一阶段为砌碹和金属支架等支护形式。
砌碹主要是采用建筑材料水泥砂浆黏结料石组成承载体，这种承载体一般呈封闭形或者是拱形，可以承受围岩形变产生的压力。
实践结果已经表明，随着围岩荷载的增大，砌碹表现出的承载能力也随之提高。
但是随着目前矿山开采深度的增加，砌碹出现的问题也越来越多，加固双层甚至三层碹体仍然不能满足部分软岩矿井的要求，并且碹体经常由于承载力而遭到破坏，所以对于一些地质条件复杂或者是高应力的软岩巷道不能采取砌碹支护形式。
金属支护形式属于被动支护的范畴，巷道围岩表面放置支架，通过支架提供的外力起到支护的作用。
支架分为刚性支架和可缩性支架，刚性支架会产生一种径向约束力，通过这种力的作用平衡围岩的变形压力，从而减少围岩形变的发生；可缩性支架大大提高了软岩的适应性，利于实现让支平衡，但是随着开采深度的断加，需要对围岩的变形采取控制措施，需要大的支架，支护费用也随之提高，支护效果的改善却一般。
深井软岩巷道支护升级
深井软岩巷道支护升级摘要：在深部高温高压的条件作用下，围岩自承能力显著下降，呈明显软岩流变特征，造成巷道支护极其困难，深井巷道支护是制约矿井安全发展一个大难题。
为此创新矿井设计方案，根据不同的巷道地质条件、使用条件、服务年限等方面进行巷道优化设计，升级支护材料和构件，增加支护密度，改变支护工艺，提出区域巷道卸压保护理念，对巷道破碎岩体提前进行区域注浆治理，采用超前预注水泥浆+化学浆治理顶板，避免掘进期间出现顶板片漏。
本文的研究成果对类似巷道围岩控制和巷道支护有一定的工程借鉴和理论指导意义。
关键词：注浆加固；支护升级；注浆锚索口孜东矿地面标高为+23.52～+27.58m，一水平为-967m，属于典型的千米深井，巷道处于高地应力、高地温环境下，加上巨厚表土层及薄基岩等诸多复杂地质因素的影响，致使围岩呈现出明显的软岩特性，导致矿井支护条件复杂，支护难度大。
目前的支护方式仍不能有效控制其变形，巷道失修率高，为了保证安全生产，必须投入大量的人力和物力进行修护。
在新掘进巷道和失修巷道中采用注浆加固技术及巷道支护升级，取得了较好的经济效益，同时也为失修巷道维护提供了一条安全可行的施工方法。
1.深井软岩巷道大变形特征1.1强时效特征巷道掘进需要较长时间才能稳定，变形持续时间长，施工后2个月后，巷道顶、肩窝和底板的变形明显，且在煤巷两帮尤为突出，巷道长时间处在不稳定状态，强时效特征表现突出。
1.2非对称特征因巷道受力不对称、围岩强度、结构、支护强度不对称影响，巷道围岩整体呈现偏转、弯曲、倾斜的非对称大变形特征。
1.3围岩流变效应突出随着井下巷道的不断延伸和增多，巷道间的扰动影响也在逐渐扩大，形成应力叠加，从而造成巷道的进一步变形，当巷道不能满足使用要求时就必须进行修护，然而修护是对围岩的又一次破坏，严重制约和影响矿井的安全生产。
因此深井软岩巷道支护升级势在必行。
2.创新支护升级，改善支护质量2.1合理选择巷道层位，优化断面选型。
袁店一矿软岩巷道支护技术研究
则， 动态 支护原则 ， 过程 控制 原则 。
１ ２ 现场 监测 ．
巷 道 围岩 力 学参数 测 试 ： １２运 输 上 山迎 头 在 ０
取样 ， 要测 定 力 学 性 质 （ 压 强 度 、 拉 强 度 、 主 抗 抗 弹 性模 量 、 变形模 量 、 泊松 比） 水理 性 质 。试 验按 原 和 煤 炭工 业 部 标 准 《 和 岩 石 物 理 力 学 性 质 试 验 规 煤
程 》 求 进 行 。岩 石 力 学 性 质 的测 试 全 部 在 Ｒ Ｔ 要 Ｍ 岩 石力学 测 试 系 统 上 进 行 ， 试 数 据 自动 记 录 、 测 处
理 。岩石 的各项 物理力 学性 质测试 结果 见表 １ 。
表 １ 力 学 性质 测试 结 果
泥 岩和 泥 岩 ， 向顶 板 缓 穿 层 ， 次 为 灰 白色 细一 中 依
ｌ ６
赵立超 马海峰
杨 明 袁店一矿 软岩巷道支护技术研究
２ｌ ０ ０年
袁 店一 矿 软 岩巷 道 支 护技 术研 究
赵 立 超 ， 海峰 ， 马 杨 明
２ ２０ ） ３ ０ １ （ 徽理 工大 学 能 源 与 安 全 学 院 ， 徽 淮 南 安 安
摘
要： 通过 多种研 究方 法和手段 ， 综合研 究深井复 杂条件 岩巷 支护技 术 ， 通过监 测 ， 并 改进 优化二
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图 ｌ 孔 １ 部 围岩 位 移 变 化 曲 线 图 深
ａ 深 部 围岩 位 移 变 化 曲 线 ；一 速 度变 化 曲线 一 ｂ
６
４
一
了２
目
三０
深部矿井软岩支护的常用支护方法初探
深部矿井 软岩 支护 的常用支护方法初探
解 明峰
（ 安徽 省宿州市 ２ ３ ４淮北矿业芦岭煤矿修护二 区，安徽 宿州 ２ ３ ４ １ 钢 等 刚 性 结 构 来 作 相 应 的 支撑 ，这 通 常 是 一 种 被 动 式
【 摘
要】 随着采矿技术的进步 ，矿 井的深度 越来越大 ，这一
１ ． ２ 软 岩 支 护
在矿 井 开 采 中 ，软 岩 支 护 是 指 常 规方 法 以 外 的 特 殊 岩 土 工 程 支 护 技 术 。在 深 井 煤 矿 开 采 中 ，软 岩 支 护 主 要 是 对 巷 道 采 取 支 护 措 施 ， 保 障采 矿 的 安 全 。支 护 技 术 必 须 要 考 虑 到 软 岩 容 易 变 形 、 不 稳 定 等
实际情 况调整缩放 方向，且其 支撑 能力强。它 的这些特性对 于巷道 支护 来 说 至 关 重 要 ， 既 能有 效 支撑 ，又 能对 支 撑 材 料 有 效 回 收 。 ３ ． ２ 锚 网喷 支 护 技 术 锚 网 喷 支 护 技 术 的广 泛 应 用 是 建立 在 高强 锚 杆 的开 发 基 础 上 的 ， 该 技 术 的 使 用 离 不 开 喷层 、锚 杆 、钢 筋 网 的作 用 。其 主 要 作 用 为：（ １ ） 在 巷 道 支 护 工 作 中 ， 喷层 能及 时和 围岩 相 吸 ，营 造 干 燥 的 环境，防止围岩出现风化、潮湿 等现象 。（ ２ ）钢筋 网的使用可 以对 喷 层起 到 强 有 力 的 保 护 作 用 ， 抵 抗 弯 曲和 变 形 ，对 围岩 的裂 缝 起 到 定的束缚作用。（ ３ ）作 为 三 者 中 的 关键 部 分 ，锚 杆 与 喷 层 合 理 连 接 能 够 阻 碍 破 坏 力 的 发 挥 ， 抑 制 围 岩 变 形 。 另外 ，锚 杆 还 有 预 防作 用 ， 依 据 力 学 原 理 对 尚未 变 形 的 围 岩 进 行保 护 。 ３ ． ３ 注 浆 加 固技 术 注 浆 加 固 是 在 深 部 矿 井 巷 道 中 运 用 较 多 的支 护技 术 ，和 其 它方 法相 比较具有更加精细的工序 ， 主要应该从 以下几 点开展工作 。（ １ ） 原 理 和 机 制 。注 浆 加 固主 要 是 通 过 将 不 稳 固 的 岩 石粘 合 为整 体 ，增 强岩石 的聚合力 ，注浆能够使岩石处于封闭状态，增强其硬度和 强 度 ，防 止 因外 力 作 用 而 产 生 风 化 等 。（ ２ ）注 浆 量 和 时 间 的选 择 。对 于 不 同材 质 的 围岩 来 说 ，其 注 浆 的接 受 能 力 是 不 同 的 ，所 以 要注 意 灌 浆 量 的选 择 ， 防止 漏 浆 。对 于 注 浆 时 间 来 说 ， 若 发 生 跑 浆 就 要 停 止 ，在发育不完全 的围岩部分 ，可 以适当延长注浆时间 。（ ３ ）注浆 技 术 的把 握 。在 注 浆 加 固工 作 中 ，要 将 内容 精 细 化 ，从 打 孔 到 封 孔 ，