近距离煤层采空区下回采巷道的支护力学过程浅析
近距离煤层下层煤回采巷道支护设计
２ ） 主 动 支 护 。在 锚 杆 （ 索） 安 装 过 程 中施 加
预 紧力 ， 对 围岩提 供显 著 的轴 向和横 向的支护 阻力 ， 增加 了围岩破 坏 面 的凝 聚 力 ， 增 大 了 围岩 的 内摩 擦 角 ， 实现 了支 护结 构 的主动 支护 。 综上 所 述 ， 合 理 的预应 力 ， 让 压平 衡 支护 系统 呵 使 围岩 与支 护 结 构 本 身 形 成 统 一 的锚 岩 承 载 组 合 体， 使支 护结 构与 围岩 协 同变形 ， 释放 围岩 变形 能 的 同时， 又 可 阻止巷道 围岩产 生大 幅度变 形 。
主采 １ ０号 煤层 ， 现 已基 本 回采完 毕 。 ４ ４ ３ ｍ水平 主采 １ ｌ号 煤 层 。 ｌ １号煤 层 位 于太 原组 下段 下部 ， 上距 １ ０号煤 层 平均 问距 ４ ． ３ Ｉ Ｔ Ｉ 。煤 层厚 度 １ ． ２ ０～ ６ ． １ ３ ｍ， 平均 ３ ． ４ ９ ｍ， 煤 层倾 角 ２～６ 。 （ 平均 ４ 。 ） ， 一般 含 夹矸 ２～３层 ， 个 别 点 含 ４～ ６层 夹矸 ， 结构 复杂 ， 属 稳定 的全 井 田可采 煤层 。顶 板 即 为ｌ ０号 煤 底板 ， 多 为砂 岩 、 泥岩 ， 局部 为细 粒砂 岩及 含铝 泥岩 ， 属较 软 岩石 一半 坚硬 岩石 ； 底板 多 为灰 色 粘 土质 泥 岩 ， 局部 为粉 砂 岩 ， 厚 ２～１ ０ ｍ， 属较软 一
要： 针对 近距 离煤层下煤层开采过程 中巷道变形严重 的问题 ， 基于预应力 一让压理 论提 出采用 让压锚
杆进行支护 ， 并对某 矿 ３ ４ １ ２运输巷进行 支护设计 ， 建立 了数值模拟模 型进行效 果考察 ， 结果表 明 ： ３ ４ １ ２
解析采矿工程采空区巷道掘进支护技术
解析采矿工程采空区巷道掘进支护技术摘要：当前随着我国煤矿开采技术水平的提升，对于煤矿开采的深度逐渐加深，与此同时在开采过程中需要针对巷道进行有效的支护，提高煤矿开采工程的安全性。
基于此，本文结合某地A矿井的采矿工程情况深入探究采空区巷道掘进支护技术，希望能够对采矿工程的有效开展和安全作业提供一定帮助。
关键词：采矿工程；采空区；巷道掘进；支护技术引言：为了进一步提高煤矿的开采效率，煤矿矿井复采频率越来越高，但是开展复产往往会给采空区带来一定的安全风险，对此需要进行更有针对性的巷道掘进支护。
因此本文以具体矿井开采案例进行探究，深入分析采矿工程采空区巷道掘进支护技术的具体施工方案与要素，以期能够提升矿井采空区巷道掘进支护的整体水平，保障开采掘进施工中的安全性效果。
1 A矿井情况概述A矿井最早于上世纪90年代前后开始开采，近年来受到煤矿整合重组的影响，对现有矿井巷道进行全面的优化。
为了提高矿井的负载水平，需要针对原有的采空区进行全面支护。
以A矿井为例，该矿井的采空区主要位于掘进回风巷北段直至立井100米区间内，而在采空区和空巷范围内矿井岩体安全性不足，存在垮落的风险，甚至巷道顶板已经逐渐呈现出塌陷的倾向，顶板位置已经生成高冒区。
A矿井煤层倾斜角度已经接近水平范围，矿井的顶底板为泥岩，但是也存在裂缝蔓延问题。
A矿井的落煤矸高度在4米左右，而且两帮也出现了容易破碎的问题。
2 采矿工程采矿区巷道掘进支护技术分析2.1 巷道顶板注浆加固技术由于A矿井的回风巷上部岩层主要为砂质的泥岩，通过对其冒落带进行高度计算，分析裂缝的所处高度，确定巷道顶板中硬岩石跨落为4米左右，而冒落带整体长度为15米，导水裂缝的高度为45米左右。
由于掘进巷道主要位于矿井冒落区，应力逐渐减小的部位，对此类围岩进行加固处理时要特别强化巷道的安全性效果和稳定性效果，因此可以应用注浆加固的支护技术形式进行施工。
由于，回风巷高冒区同样也是采空区，此类区域有较多裂缝和缝隙，因此应用注浆加固的形式能够有效提升围岩的强度状态。
采空区下方近距离回采巷道合理布置及支护对策研究
２ ０ １ ３ 年第３ 期
总第１ １ ４ 期
采空 区下方近距离 回采巷道合理布 置及支护对 策研 究
周 长凯
（ 徐州大屯工程咨询有 限公司 ， 江苏 徐 矿 １ １ 号 煤层 为矿 井新 开采煤 层 ， 由于其上 部 ９号 煤层 与之 相 距 较近 ， 煤 层 开采接 替 时 间短 ， 因此 １ １号煤 层 的 回采巷 道将 受上部 煤层 开 采的 影响 ， 为避 免 巷 道 变形破 坏 严 重 ， 须 合理 布 置巷 道位 置 ， 经过 理论 分 析 回采 引起 的采 场周 围支承 压 力的分 布 与煤 柱作 用 下底 板岩 层 内的应 力分 布 ， 结合 实践 综合 比较 了两种巷 道 布 置方 案 ， 最终将 回
中煤平朔分公 司安家岭二号井煤矿生产能力为 １ ０ ０ ０万 ， 主要可采煤层为 ４ — １ 、 ９ 、 １ １ 号煤层 ， 现 ４ 号 和 ９号 煤 层 已处 于 回采 的 最后 阶段 ， 因 此对 １ １号 煤层 的开采迫在眉睫。由于 ９ 号煤层距离 １ １ 号煤层 较近 ， 并 且 ９号 煤 层 的 开采 与 １ １ 号 煤 层 的开 采 之 间 是 连续 进 行 的 ， 没 有 再 生 顶 板 的时 间 ， 因此 ， １ １号煤 层 基 本 上 是 在 ９号 煤 层 的 采 空 区 即跨 落 带 下 进 行 回 采的， 回采巷 道 受 上部 煤 层 开 采 的 强烈 影 响 ， 巷 道 开 挖后， 往 往 围岩 变 形 量 很 大 ， 漏顶 、 片帮 、 底 鼓严重 ， 巷 道支 护效 果 十 分恶 劣 。鉴 于 上述 特 点 ， 如何 合 理 布 置 回采 巷 道 ， 降低 巷 道维 护 费 用 ， 成 为矿 井 生 产 接替 期 间 的主要 研 究 问题 。安家 岭 二 号井 煤矿 把 １ １ 号煤 层 回采 巷 道 布 置在 ９号 煤 层 采 空 区下 进 行 试 验 研 究 并 取得 了较好 的效果 『 ｌ ＿ ２ 】 。
近距离煤层采空区下巷道锚杆支护的探索
圈 ＼ 戊煤 ， ７， 采 ８层１ ２ｍ 阐 ．． 已 ４
灰及深 灰色 泥岩， ８ ６．ｍ ２．￣ Ｏ
／
嘲圈
戊９ 层， ． ２Ｏ 局部有伪 煤 １卜 ．ｍ，
、
豳 灰 岩～ ＼ 色 ，０ 泥 ．７ ０． ２ｍ
＼ 戊 ｌ 煤层 ，・ ・ｍ， Ｏ ２０ ３ ２ 块状
进 机 、 巷 能否 采用 锚 杆 支护替 代 传统 的 刚性 、 风
可 缩 性 支 护 ， 近距 离 煤 层 采 空 区 下 巷 道 掘 进 采 即 用 锚 杆 支 护 是探 索 的 重 点 。
等 ， 终 选 择 最 佳 的 锚 杆 支 护 参 数 ， 定 合 理 的 最 确 支 护 方 案 ， 之 满 足 安 全 使 用 的 指标 使
根 据 井 下 现 场 条 件 ， 用 一 般 的 支 护 手 段 很 采
难 达 到 预 期 的 目的 ， 此 查 阅 有 关 资 料 ， 择 了 因 选 预 应 力 锚 杆 加 预 应 力 桁 架 进 行 联 合 支 护 。 预 应
力 锚 杆 加 预 应 力 桁 架 联 合 支 护 ， 对 巷 道 围岩 进 是
预 应 力锚 固 技 术 是 在 预 应 力 混 凝 土 技 术 及 楔 式 锚 杆 原 理 基 础 ｔ 发 展 起 来 的 新 的 两 点 式 预
两 肩 和 侧 帮 变形 的 联 动 结 构 （ ３ 。水 平 锚 索 可 图 ） 以 通 过 张拉 器 施 加 １ ｔ 右 的 安 装 应 力 ， 而 改 Ｏ左 从
应 力锚 杆 和预 应 力 桁 桀联 合 支 护技 术 进 行 巷 道 支 护 ， 过 巷 道 监 测 ， 到 预 期 目的 。 通 达 关 键 词 ： 距 离煤 层 采 空 区 下 巷 道 锚 杆 支 护 近 中 图分 类 号 ： Ｄ ５ ． 文献 标 识 码 ： ３３ ６ Ｆ Ｂ 文章 编 号 ： ０ ６ ｌ ０ —０ ９ （ ０ ８ Ｏ — ０ ６ 一Ｏ ８ ８ ２０ ）３ ０ ５ ４
近距离煤层群煤柱下巷道锚杆支护技术研究与实践
近距离煤层群煤柱下巷道锚杆支护技术研究与实践道矿压显现规律的基础上，依托于山西离柳焦煤集团有限公司兑镇煤矿31102工作面运输顺槽实际情况，根据锚杆支护作用的机理，基于高预应力、强力支护理论，强调锚杆预应力及其扩散的决定性作用，进行巷道支护设计，通过矿压监测数据分析与信息反馈表明，采用高预应力、强力锚杆支护系统，能够有效控制巷道围岩，特别是两帮的强烈变形，并取得良好的支护效果。
关键词：巷道支护煤柱下高预应力矿压监测1 近距离煤层群煤柱下巷道矿压显现规律近距下部煤层巷道布置形式决定着工作面在整个回采期间巷道支护的难易程度。
目前近距离煤层群巷道布置根据下部煤层巷道和上覆煤层采空区之间的位置关系，主要有三种方式：内错式、重叠式和外错式。
与普通单一煤层开采相比而言，采取不同的巷道布置方式都不可避免的要受到上覆煤层开采矿山压力的影响，但是不同巷道布置方式都有其自身的特点。
内错式布置方式即为下部煤层回采巷道布置在上部煤层采空区下方的应力降低区内，巷道压力小，易于维护，缺点为煤柱大，资源浪费严重，回采率低；重叠巷道布置方式即为上下煤层回采巷道垂直布置，围岩应力处于内错式和外错式之间。
外错式布置方式是下部煤层回采巷道布置在上部煤层的煤柱下，其优点是下部煤层煤柱尺寸减小，回采率高，煤炭损失量小。
因此本文将探讨如何在近距离煤层群巷道采取外错式这种困难条件下巷道支护的有效手段。
2 工程概况兑镇煤矿位于山西省孝义市兑镇镇，是山西离柳焦煤集团有限公司下属主力矿井，年产120万t/a。
矿井埋深在250m左右，前期没有进行相关地应力测试工作，需要在下一步的工作进行进一步补充。
矿井目前主采三采区，31102工作面两条巷道采用外错法进行布置，工作面位于上部9#煤30902工作面的正下方。
31102工作面运输巷布置在30902和30904工作面残留煤柱正下方，而材料巷布置在30902工作面与一采区边界残留煤柱正下方。
30904工作面和30902工作面间留设大约13m的净煤柱，而30902工作面与相邻采区边界留大约25m净煤柱。
极近距离煤层下分层回采巷道支护技术研究与实践
２ 支 护 方 式 研 究 分 析
基于 １ —＃ ３ ３盘 区 ５ １ 此段 ３ ０ 巷 ４３ 层 ０ ３ ５巷 ０ｍ
道顶 板超 薄 ， 在一 定 厚度 的伪顶 ； 接顶 又为 深 存 直 灰色 粉砂 岩 与灰 白色 中细砂 岩互 层 ， 且层 理发 育 。
收稿 日期 ：０ ７—１ ２０ ０—０ ８ 作者简介 ： 朱润生（９ ５一）男 ， １６ ， 山西 大同人 ， 大学毕业 ， 山西大同大学工学院教师。
厚度 为 ０ ０ －４ ７１ ， ．４ ． Ｔ 平均 厚度 为 ２ ６ １ 。 Ｉ ．３Ｔ Ｉ
工作 面， 位于辛庄回风斜井井 口以西 １０ Ｉ ８０Ｔ处。 １ 东北 部 为 ３ ３盘 区大 巷 ， 南 部 为 １—＃层 ３３ ０ 东 ４３ ０
盘 区 ８ １ 作 面 （ 掘 ）西 南 、 ３ ３工 未 ， 西北 部 为雁 崖 矿
摘
要 ：本文通过对 同煤集 团四老沟矿极近距 离煤层 下分层巷道支 护技 术研 究， 对层 间距为 ０ ８ ． Ｔ 下 ． ～２ ０Ｉ Ｉ
Байду номын сангаас
分层巷道采用双重组合 支护 方式， 成功地维护住 了巷道 顶板 ， 达到 了预 期的支护效 果。这对极近 、 距 离煤 近 层下分层掘进 工作 面的支护具有重要的应用和参考价值。
维 护难 度极 大 。
际掘进过程中， 预计揭露 ５ 条断层 ， 落差为 ０ ２ ．～ ０６Ｔ， ． １ 对掘进影响不大。该工作面上覆为 １—＃ Ｉ ４２
层采 空 区 ， 据 目前 观 察 发 现 ，４２＃层 ８ １ 根 １— ３５工 作 面积 水 已从 ５ １ 口密 闭墙 渗 出 ， ３５巷 推算 采 空区 内积 水 最 大 高 度 达 到 ４１， 水 量 约 ５万 ｍ ， Ｉ积 Ｔ ３ 给 掘 进带 来 了很 大难度 。 ５１ ３ ５巷掘 进 到 ２ ０１ 处 ， ４ Ｉ 钻探 顶 孔 探 知煤 层 Ｔ 间距 为 １５１， 进到 ４ ０１ 处 ， ． Ｉ Ｔ掘 １ Ｉ 钻探 顶 孔探 知 煤 Ｔ
浅析煤矿深部回采巷道支护技术
【 关键词 】 煤矿巷道 ； 围岩控制 ； 联 合支护 ； 连续 介质力学
【 中图分 类号 】 Ｔ Ｄ ３ ５ ３
【 文献标识码 】 Ｂ
【 文章 编号 】 ２ ０ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ １ ２ ０ — ０ ２
１ 深部 回采 出现 的支护状 况
析； ② 岩 体 的 应 力 位 于 弹性 的 范畴 的 时候 ， 可 以采 取 弹性 力 学
⑧ 岩 体 的 部 分 处 于 塑性 的 情 况 之 后 ， 最好 采 取 弹 深 了１ ０ ０ ｍ． 岩 石 的巷 道 的 断 面 扩 大 了 大 约 ８ ． １ ％． 平 均 下 来 煤 的 方 法 解 决 ； 塑 性 力 学 或 者 是 损 伤 力 学 的 方 式 进 行 探 究 倘 若岩 体 应力与 和 半 煤 岩 巷 扩 张 了 大约 ３ ２ ％。 并且 伴 随 着 开 采 的 深 度 的 不 断
对 应 即 的是 围岩 所 必须 供 给 的 的 最 小 的 支 护 阻 力 ｐ ａ 。
岩石名称 柱 状 屡厚
／ ｍ
２ 对巷道 围岩 的稳 定性 的研 究
连 续 介 质 力 学 觉 得 支护 的 结构 和 围岩 的 互相 结合 ．成 为
一
岩 性 说 明
个联合的承载体制 ， 其 中的围岩作为重要承载的结构 ． 支 护
些有 规 律 性 的想 法 。连 续 介 质 力 学 模 型 如 图 １ 所 示
结 构 即是 加 在 无 限 或 者 是 半 无 限介 质 孔 洞上 的加 劲 环 它 的
作 用是 可 以映 射 地 下 的 工 程 挖 掘 后 围岩 应 力 的 情 况 针 对 围
岩 连 续介 质 力学 的 模 式 ， 当 下 最 为 常 用 的 求 解 的 方 法 为 解 析 计 算 法 ，解 析 计 算 法 即是 是 运 用数 学 力 学 等 计 算 方 式 得 出 闭 合 解 的一 种 方法 ，根 据 对 解析 的 方 式和 对 其 结 果 即 可 得 出一
采矿工程采空区巷道掘进支护技术探讨
采矿工程采空区巷道掘进支护技术探讨摘要：为了保证采矿的安全性，施工时都会对矿底的煤壁和顶板通过使用支护技术进行加固。
加固的合理性会直接影响到施工的安全性，一旦在掘进的过程当中支护不到位将会造成大面积的坍塌事故，不仅为施工单位造成了严重的经济损失，还影响到施工人员的生命安全。
本文主要是对巷道掘进和支护技术的应用进行论述。
关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术前言：煤炭行业经过多年发展，煤炭产量有着稳定的提升，矿井单产量逐步提高。
随着工作面推进速度的加快，对工作面的准备又提出了更高的要求。
目前，采掘接替紧张已成为困扰大多数煤矿的主要问题之一。
为了解决采掘接替紧张问题，学者们一方面研究更高效的掘进设备，另一方面研究更有效的施工组织方法。
在实际生产过程中，影响煤矿巷道的因素有很多，不仅有技术因素和管理因素，还有地质因素。
本文分析了影响煤矿巷道快速掘进速度的因素，重点探讨了改善煤矿巷道掘进速度的一些对策。
1.采矿工程巷道掘进支护技术概述现阶段，我国煤矿在开采过程中，大多采取井下作业的方式，因此就需要在井下进行巷道挖掘，以此作为之后生产的作业环境。
对于井下的巷道具体环境来说，大多为煤巷、松软破碎的围岩巷、半煤岩巷环境，因此，容易发生坍塌、下沉等事故，这不仅会影响到开采作业的整体进度，甚至还会造成生命威胁，有着极大的安全隐患，因此，在井下巷道掘进过程中，就需要通过支护技术来加强保护作用，并且确保之后煤矿开采过程中周围围岩环境的安全性[1]。
对于现阶段的煤矿掘进巷道支护技术中，大多使用木头支护、砌碹支护、型钢支护等方式。
相比于这些技术来说，锚杆支护技术有着安全性更高的特点，因此使用更为广泛。
除此之外，支护效果也可以在很大程度上提升巷道围岩的安全性和整体性，对于部分不稳定的岩石层来说，就可以通过悬吊的方式进而形成压缩岩梁，以此来达到防止岩石层分离的效果。
不仅如此，通过扩大岩石层的受力面积，还可以进一步提升周围岩石的承载能力，因此在煤矿掘进巷道中利用锚杆支护技术效果更为明显，经济效益更高。
- 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)。
近距离煤层采空区下回采巷道的支护力学过程浅析摘要：通过分析回采巷道的支护力学过程，提出合理的支护工况，确定相应的支护参数，研究其支护的可靠性和支护效果，更有效地促进巷道掘进期间的安全生产。
关键词：回采巷道支护效果支护力学
1 概述
通过大型的有限差分程序flac3d来做模拟计算，目的是测试注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管支护形式是否具备可靠性，检验其支护效果如何。
结果显示，对于93下05工作面上顺槽（该顺槽位于93上07工作面下部）来说，该支护形式的效果良好，具有可行性。
2 支护力学过程分析
2.1 三维模型的建立
93下05工作面上顺槽模型的基本构成是六面体单元，共划分69800个单元，75030个节点，计算范围为长×宽×高=55m×12m×30m。
该模型底部固定，侧面水平移动受到限制。
在锚杆的选择上，采用cable单元模拟锚杆。
不同的模拟锚杆所采用的模式不同。
普通左旋等强锚杆采用端锚模式，注浆锚杆为全锚模式；采用pile
单元模拟底角锚管，充分利用其抗弯性能；工字钢双棚可以用beam 单元进行模拟；金属网可以用shell单元进行模拟，并且通过beamnode与shellnode之间的链接，在beam与shell之间建立接触关系。
用弹性支撑体来模拟采空区冒落矸石。
2.2 模拟计算结果分析
2.2.1 位移场分布规律分析（如图2.3）
由图2.3（a）、（b）可以看出，在用注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管对上顺槽进行支护的情况下，巷道在掘进的过程中的整体控制较好，具体各项数据为：顶板最大下沉量为36mm，煤柱侧帮部有25mm位移，底板位移量最大为48mm，工作面侧帮部出现6mm位移。
针对非工作面侧及顶板的碎裂围岩，通过采取有效的加固措施，将围岩可能出现的变形限制在了可控范围内。
巷道因为上覆及邻近采空区及煤柱的影响出现位移，其变形在总体上是非对称性的，主要表现在两个方面：一是顶底板呈现出非对称性的垂直位移；另外，在位移量上，非工作面侧的帮部的位移要大于工作面侧的帮部的位移。
2.2.2 破坏场分布规律分析
从图2.4可以看出：在对巷道掘进过程中，对碎裂围岩用注浆锚杆的浆液进行加固处理。
在此基础上，注浆锚杆会对加固圈内围岩会起到主动支护的作用。
由于实现了对巷道塑性区的发展的限制，最大限度减小了围岩变形量，有利于保持巷道的稳定性。
2.2.3 支护体受力分析
由图2.5可以看出，对锚杆施加6t的预紧力，支护体最大受力可以达到13t。
非工作面侧，顶板与岩层倾斜方向垂直的锚杆也承受了较大的受力。
采用注浆锚杆对顶板及非工作面侧实施加固处理后，使得顶板及帮部的围岩获得了均匀的受力，限制了其变形量。
底角锚管在控制巷道底臌方面发挥的非对称性作用，主要表现在其在非工作面侧承受了较大的受力。
根据底角锚管的剪力、弯矩，验证了其抗弯刚度的有效性。
所以，在对巷道底臌进行控制上，底角锚管发挥了非常重要的作用。
3 结语
综上所述，注浆锚杆+钢带+菱形网+底角锚管的支护方式可以对巷道围岩的变形实施有效控制，其优越性也在支护体的受力均匀程度上得到了体现。
实际应用证明，在对掘进过程中的围岩变形进行控制方面，这种控制方式是切实可行的。
参考文献：
[1]刘波，韩彦辉.flac原理、实例与应用指南.北京：人民交通出版社，2005.
[2]王金安，谢和平，m.a.kwasniewski.建筑物下厚煤层特殊开采的三维数值分析，岩石力学与工程学报，1998，18（1），12-16.
[3]钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制.北京：煤炭工业出版社，1991.
作者简介：岳宁（1978-），男，中国矿业大学（采矿工程）毕业，现任兖州煤业股份有限公司南屯煤矿生产技术科科长、防冲办主任。