全煤锚杆支护巷道的矿压观测.doc

SerialNo.453 EXPRESSINATION 总第453期January.20072007年1月第1期矿 业 快 报 全煤锚杆支护巷道的矿压观测 肖 栋 彭担任 开滦集团蔚州矿业公司中国矿业大学 摘 要通过对唐山矿区9煤层T2291溜子道全煤锚杆支护巷道的矿压观测,证实了同煤岩 层内不同部位处巷道应力和同巷道应力条件下不同煤岩强度处围岩变形的差异,通过分析,得出9煤层锚杆支护巷道的围岩变形规律,提出锚杆巷道设计及施工的指导性意见。 关键词矿压;锚杆;支护中图分类号TD35316 文献标识码B 文章编号10092568320070120088202 锚杆支护的巷道掘进施工期间,矿压观测可及 时了解和掌握锚杆巷道在整个服务期间的巷道围岩变形情况和锚杆的支护效应。对观测数据结果的分析,可科学指导掘进施工及锚杆支护设计,以保证巷道正常施工及人员的安全,并为类似条件下巷道的掘进施工及技术管理积累相关的矿压资料。1 工作面情况介绍1.1 工作面的位置 T2291程计多 杆为󰂋22.5mm2400mm规格的20MnSi左旋螺纹 钢等强锚杆,排距0.7m,间距7m;帮锚杆为󰂋20mm1800mm规格的,排距0.8m,间距0.。22254采空区关系及测站布置1 。 层北部。T2五煤层工作面和变薄无煤区,50m。该工作面位于该区域北翼,呈背斜构造。 该工作面处于唐山矿区8、9煤层合采区;煤层平均厚度10m,沉积较稳定,但局部煤层中有夹石分布,煤层倾角平均12。 1老顶。浅灰色细砂岩,厚18m,以石英为主,水平层理,含暗色矿物质,局部有风化现象。 2直接顶。深灰色泥岩,厚4.16m,泥质成份,含砂质和高特木及轮木化石。 3伪顶。深灰色泥岩,厚0.5m,泥质成份,炭质成份较高。 4直接底。深灰色泥岩,厚4.7m,泥质成份,断口贝壳状,含大型透镜状菱铁质结核,近煤处含大量植物根化石。1.2 工作面设计 工作面走向1155m,倾斜长度150m;各巷道均为托煤顶沿底按线全煤锚杆支护掘进施工;设计巷道断面规格宽4.5m,高2.8m;锚杆支护参数顶锚 图1 测站布置 9号测站距T2290边眼430m; 11号测站距T2290边眼520m;13号测站距T2290边眼553m; 15号测站距T2290边眼610m 3 巷道围岩变形观测3.1 观测方法 巷道每掘30～50m采用十字布点法见图2设 一矿压观测站,以便了解和掌握巷道围岩变形情况 。 图2 十字布点法 OA2垂直变形; OB2底鼓变形; AB2顶底移近量; CD2水平变形 3.2 围岩变形实测结果 程计多1966-,男,河北省辛集人,075700河北省张家口开滦集团蔚州矿业公司生产技术部。 在矿压观测中,巷道进尺1155m,在锚杆支护 巷道拱型支护除外共设矿压观测站28个,其中以9、11、13、15号测站处距边眼430～610m巷道的围岩变形最为显著。 19号测站。其围岩变形数据见表1和图3。由图3可知,巷道掘进影响范围距工作面80m。围岩从破坏到趋于稳定状态需5～10d。 88 程计多 肖 栋等全煤锚杆支护巷道的矿压观测 2007年1月第1期2其他测站。围岩变形数据见图4～图6。 表1 9号测站围岩变形数据统计表 mm/d 水平变形 最大值最小值平均值 3.00.31.4 4.1 水平变形及顶沉变形基本一致 垂直变形 2.50.31.2 底鼓变形 3.00.21. 5 从各测站巷道变形曲线图可看出巷道围岩变形的同时性、巷道围岩各向应力变化的统一性及巷道顶部、两帮和底板变形的同步性。该现象与海姆静水压力假说理论是一致的。4.2 巷道围岩变形数值排序 综合各测站各项参数,巷道围岩变形数值从大到小的排列趋势为11号、13号、9号、15号。该现象说明处于采空或采动影响应力集中区位置处矿压显现象最为明显,处于煤柱压力影响范围内巷道 图3 13 号测站巷道变形速度曲线图 矿压显现现象次之,采空区下方压力显现现象较小。 4.3 巷道的稳定时间与稳定距离成正比 巷道稳定时间由长到短的顺序依次为13号、11号、9号、15号;从各测站与距巷道掘进工作面距离看,13号、11号、9号号。图4 9 号测站巷道变形速度曲线图 。,距掘进巷道工作面40m处出现第一峰值,距掘进巷道工作面80m处出现第2个峰值;另外,在11号测站距掘进巷道工作面120m处,由于受5煤层煤柱边缘的影响出现了第3个峰值。该现象说明,回采工作对巷道的顶部产生影响,呈现周期来压现象,掘进施工同样也使巷道产生周期来压现象;而且,掘进周期来压步距基本与同煤层回采工作的周期来压步距是一致的。5 结语 不同应力条件下围岩应力的释放有差异,决定了锚杆支护设计的动态性。相同煤岩性条件下矿压显现的规律性,决定了锚杆支护巷道选择二次支护的合理时间。通过对观测参数的分析判断,为巷道的锚杆设计、施工、矿压观测等提供了比较准确的理论依据,对安全生产具有积极作用。 参 考 文 献 [1] 钱鸣高,刘听成.矿山压力及其控制[M].北京煤炭工业出版 图5 图6 15号测站巷道变形速度曲线图 从图4可知,巷道掘进影响范围距工作面100m;围岩从破坏到趋于稳定状态需要7～11d。在 曲线图中,滞后工作面120m后变形又有所回升,主要原因上方T2254回采结束后形成一个刀面形采空区,刀柄与刀面间有三角煤柱,11号测站处在三角煤柱初始端下方50m,上方采空区残余应力传递 并作用于巷道,使巷道围岩变形速度再次增高。 从图5可知,巷道掘进影响范围距工作面150m;围岩从破坏到趋于稳定状态需11～15d。本 测站掘进影响范围较大,主要原因测站处于T2254采空区三角煤柱正中央部位,在掘进影响的同时也受到T2254三角煤柱影响,因而围岩稳固的时间长。 由图6可知,巷道掘进影响范围距工作面80m;围岩从破坏到趋于稳定状态需6～10d。4 观测结果分析 社,1984. [2] 高 磊.矿山岩石力学[M].北京机械工业出版社,1987.[3] 赵海云,侯朝炯,张少华.全长测力锚杆的标定与特性分析[J]. 中国矿业大学学报,2004. [4] 宋宏伟.非连续岩体中锚杆横向作用的新研究[J].中国矿业大 学学报,2003. 收稿日期2006204205 89