强应力扰动下回采巷道支护方案设计及工业性试验.pdf

煤炭与化工 Co al and Chemical Industry 第43卷第7期 2020年7月 Vo l.43 No .7 Jul. 2020 采矿与井巷工程 强应力扰动下回采巷道支护方案设计及工业性试验 文涛 （潞安集团五阳煤矿，山西长治046200） 摘 要五阳煤矿7607回风巷在掘进工作同时受到高地应力、泥岩顶板、顶板淋水等因素的 威胁，针对该巷地质条件及支护难点，基于锚杆索支护的组合拱理论及悬吊理论，设计出 7607回风巷锚杆索联合支护方案，可将浅部围岩与深部围岩锚固成整体的承载结构，并进行 现场工业性试验及矿压观测，巷道围岩位移量、顶板离层值、锚杆索受力值控制在安全范围， 巷道围岩控制效果良好，有效保障了安全生产。 关键词强应力扰动；巷道支护；锚杆索联合支护；矿压观测 中图分类号TD353 文献标识码B 文章编号2095-5979 2020 07-0026-02 Support scheme design and industrial test of recovery mining roadway under strong stress disturbance Wen Tao WuyangMin, Luan Group, Changzhi 046200, China Abstract Wuyangs 7607 air return ro adway is simultaneo usly threatened by high gro und stresses, mudsto ne ro o f ro o f watering and o ther facto rs during mining, and acco rding to the geo lo gical co nditio ns and. suppo rt difficulties o f the ro adway, based o n the co mbined arch theo ry and suspensio n theo ry o f the ancho r cable suppo rt, a co mbined suppo rt scheme was designed, which can ancho r the shallo w surro unding ro ck and deep surro unding ro ck into an integrated lo ad-bearing structure, with o n-site industrial tests and mine pressure o bservatio n, the ro adway perimeter ro ck displacement, to p plate separatio n value, ancho r cable fo rce value co ntro l were all in the safe range, the ro adway perimeter ro ck co ntro l effect was go o d, ensured the safe pro ductio n. Key wo rds stro ng stress disturbance; ro adway suppo rt; ancho r cable jo int suppo rt; mine pressure o bservatio n 五阳煤矿隶属于潞安环保能源开发股份有限公 司，1963年6月建成投产，原设计生产能力为90 万t/a,现核定生产能力为360万Ma,属国家安全 生产标准化一级煤矿。矿井生产条件复杂，受瓦斯 及水害威胁，随着开采程度的加大，赋存条件较好 的优势资源逐渐减少，工作面布置及采掘接续难度 增大，采掘工作施工难度也越来越大。五阳煤矿 7607回风巷的掘进工作同时受到高地应力、泥岩 顶板、顶板淋水等不利因素的威胁，对巷道支护方 案的选取提出重大挑战凹。针对7607回风巷的具 体地质生产条件，设计合理的巷道支护方案，并进 行现场工业性试验，从而实现巷道的有效支护和快 速掘进，保障矿井安全生产。 1工程概况及支护难点分析 7607工作面主采3号煤层，煤层平均厚度 6.17 m,含两层夹肝。7607回风巷临近7605工作 面采空区掘进，巷道设计总长度1 710 m,巷道断 面宽5 m,高3.5 m。巷道沿煤层底板掘进，直接 底为均厚2.35 m的泥岩，掘进后巷道两帮为煤， 顶煤厚约2.6 m,往上依次为厚度0.3 m的伪顶， 岩性为炭质泥岩；厚度3.78 m的直接顶，岩性为 泥岩及炭质泥岩；厚度5.48 m的老顶，岩性为中、 细粒砂岩。根据临近工作面的掘进及回采经验，考 责任编辑郭媛媛 DOI 10.19286/ki.cci.2020.07.007 作者简介文涛（1989）,男，山西襄垣人，工程师。 引用格式文 涛.强应力扰动下回采巷道支护方案设计及工业性试验[J].煤炭与化工，2020 , 43（7） 26-27, 122. 26 文涛强应力扰动下回采巷道支护方案设计及工业性试验 2020年第7期 虑到7607回风巷的复杂地质生产条件，矿井高度 重视该巷的掘进支护工作，前期进行了详细的现场 调研、文献检索及技术研讨，分析巷道围岩变形破 坏特点、失稳影响因素及支护难点。 （1 ）强应力扰动。7607回风巷埋深450 m, 埋深较大时原岩应力较大，实测该区域最大垂宜主 应力达到11.3 MP a,同时，7607回风巷紧邻7605 工作面采空区掘进，受采空区侧向支承压力影响， 同时在工作面回采期间受超前支承压力叠加影响， 巷道围岩必将受到强应力扰动，支护难度较大。 （2） 巷道围岩条件差。巷道帮部为煤，顶部 有约2.6 m厚的顶煤，然后伪顶及直接顶均为软弱 泥岩，受掘进应力扰动，原岩应力平衡状态破坏, 围岩裂隙发育，极为破碎，自稳能力及承载能力较 差，需借助外部支护协同形成承载结构。 （3） 顶板淋水影响。巷道伪顶、直接顶、直 接底均为泥岩，而巷道掘进过程中将受到VII号砂岩 含水层的影响，顶板水沿裂隙进入工作面围岩，顶 板淋水、底板积水，且泥岩遇水膨胀，限制常规支 护手段，且易导致支护失效。 （4） 传统锚杆索支护的局限。巷道临近工作 面采用传统的锚杆索支护方案，支护效果不佳，表 现在支护参数不合理、盲目增大支护密度、支护与 围岩未形成整体承载结构等，必须针对本巷道的具 体条件设计针对性的支护方案。 2锚杆索联合支护方案设计 经过前期现场调研、文献检索、技术研讨，在 原跚支的基础行优化调整，基于舸索 支护的组合拱理论及悬吊理论吧设计出7607回风 巷锚杆索联合支护方案，支护方案如图1所示。 _ 笋索 22, 口 300 螺纹钢锚杆 T 7间排距I 800 x 900 图1锚杆索联合支护方案设计 Fig. 1 Design o bo lt and cable co mbined suppo rt scheme 顶板使用螺纹钢锚杆支护，锚杆规格2222 mm x 2 400 mm,间排距 900 mm x 900 mm,锚固剂 2支，型号分别为MSK2335及MSZ2360,贴帮挂 金属网及钢筋托梁；两端锚杆向两端外斜15。打 设，中间锚杆垂直顶板打设。同时，顶板使用锚索 与锚杆联合支护，锚索采用“二一二”五花布置, 排距900 mm,单根排沿巷道中线布置，双根排间 距1 800 mm,沿巷道中线对称布置。锚索规格 022 mm X 6 300 mm,垂直顶板打设，使用3支防 水锚固剂，1支超快，两支快速，端头加强锚固， 预紧力保持不小于150 kNo 两帮均使用同样规格的螺纹钢锚杆，Q22 mm X 2 400 mm,间排距 1 000 mm X 900 mm,每帮 打设4根，每根使用两支MSK2335及MSZ2360锚 固剂，贴帮挂金属网及钢筋托梁；顶部锚杆向上倾 斜15。打设，中间锚杆垂宜帮部打设。 3现场工业性试验 严格按照设计的锚杆索联合支护方案对7607 回风巷进行支护。为检验支护方案效果，得到巷道 围岩的变形规律，对巷道围岩位移、内部离层、锚 杆索受力等参数进行监测及统计分析。 （1 ）巷道围岩位移观测。包括巷道顶底板移 近量和巷道两帮移近量两个参数值，在巷道内布置 测站使用“十”字布点法进行测量，观测结果如图 2所示。在为期55 d的观测周期内，前15 d变形 量迅速增长；15 35 d内，变形量增长趋势减缓； 35 d后变形量趋于平稳。两帮总移近量达到298 mm,顶底板总移近量达到225 mm,总体位移量控 制效果良好，待进入回采超前支承应力影响区后还 会有一个明显的位移增长周期。 350 - 300 - ■..................... 250 - k“““ 100 两帮移近量 ■ f --顶底板移近量 50 - q ;上一；一 ._ . . 一一 一 一 0 10 20 30 40 50 60 观测天数/d 图2巷道围岩位移量累计观测 Fig. 2 Cumulative o bservatio n o f surro unding ro ck displacement o f ro adway （2）巷道顶板离层值观测。离层值观测分深 部离层值和浅部离层值，使用顶板离层仪进行监 （下转第122页） 27 2020年第7期煤炭与化工第43卷 参考文献 [1] 李 宏，刘明举，马金魁.坪上煤业瓦斯抽采系统优化[J]. 煤矿安全，2019, 50（7） 181 - 186. 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