掘进过程中巷道支护工艺设计.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research2020 10 工艺与设备掘进过程中巷道支护工艺设计 *冯建川山西潞安集团蒲县常兴煤业有限公司山西041000 摘耍掘进过程中，5211巷道支护作业对于巷道整体支护性能有极大影响.在此，结合常兴煤业5211巷道支护实际情况，阐述了巷道支护优化设计以及二次支护作业等相关情况，并且通过实践应用效果得出，锚网索联合支护在5211巷道支护作业中取得了良好的效果. 关键词煤矿；巷道；支护设计中图分类号TD353 文献标识码A Design of Roadway Support Technology in Tunneling Process Fe n g J ia n c h ua n Pu Co un ty Ch a n gxin g Co a l In d ustr y Co ., Ltd ., Sh a n xi Lua n Gr o up, Sh a n xi, 041000 Abstracts In the process of excavation, the support operation of 5211 roadway has a great influence on the overall support perance of the roadway. In this paper, combined with the actual situation of 5211 roadway support in Changxing coal industry, the optimization design of roadway support and secondary support operation are described, and through the practical application results, the combined support of anchor, mesh and cable has achieved good results in 5211 roadway support operation. Key WOrdst coal mine；； roadway\ support design 1. 前言我国煤炭资源赋存数量相对丰富，而且煤炭资源在我国能源中所占的比重非常大。不过，由于煤炭资源的长期开采，很多浅部、表面等一些易开采的煤炭资源赋存量显著减少，现阶段逐渐开始大量开采深部煤炭资源。在煤矿开采中，采深逐渐增大，所遇到的软岩工程以及软岩巷道问题逐渐突显。三软煤层属于较难开采的煤层之一，此种煤层通常情况下地质结构相对复杂，而且煤炭资源的赋存情况也较差，煤层、底板以及顶板均较软。而对于软岩巷道来说，其围岩软、围岩强度小、具有较高膨胀性、应力水平相对高，动荷载影响较大，正是由于软岩巷道拥有上述特点，导致了软岩巷道在实际支护过程中各种问题突显。 2. 巷道概述常兴煤业52采区5号煤层5211巷道设计深度81m。中心坐标为X4042222. 997、195223200.0,标高为1462m,井下东为52采区辅运大巷、胶带大巷和回风大巷。相邻范围内没有釆空区o 依据常兴52采区204、补3和补9钻孔资料得出，5煤层 5211巷道由上向下穿过的岩层依次为 1 泥岩黑灰色，泥质结构，层状构造。主要矿物有泥质、含植物化石，偶见粉砂质、层理发育较差。 2 5煤层主要煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，可见丝炭，夹镜煤条带及含少量黄铁矿结核散晶。镜煤呈条带状，丝炭呈透镜状、细条带状，其宏观煤岩类型为以半亮型煤为主，其次为半暗型煤，厚度为1.3m。 3 泥岩黑灰色，泥质结构，层状构造。主要矿物质有泥质，含植物化石，局部见少量粉质。 4 泥岩黑灰色，局部见少量粉砂质。 3. 巷道支护优化设计 5号煤层52H巷道在实际的掘进作业时，是沿5号煤层顶板开采施工，而且巷道结构的顶板区域以及两帮区域等都为较为松软的岩体结构。因为5211巷道结构的顶板相对松软，发生破碎问题的情况较为严重，导致了实际的支护以及日常维护均变得相对难。在之前掘进作业时，很多情况下仅仅是借助于锚杆结构加以支护，这样无法对破碎围岩加以有效支护，从而使得巷道会出现一定变形以及破坏等现象，使得日常维护较难正常开展。结合巷道实际情况，在进行支护工艺的优化设计时，采取锚网索进行联合支护方式，在一些易出现破碎的位置开展二次支护，确保支护作业能够起到有效的保护作用。针对松散的顶板采取锚网索进行支护，首先，通过高预应力类型锚杆结构完成锚杆支护，然后加固上锚索结构，再通过钢带以及网片等进行辅助支护，如此则能够借助于更深位置处完整围岩结构而实现对顶板结构的加固处理，从而可以取得更好的支护作用。并且，所建立的支护结构属于一种柔性支护结构，此种支护结构下可以确保巷道结构能够释放相应的变形，而且还能够保证变形处在可控范围之内，确保围岩所拥有的自承载性能能够更为高效发挥出来，使得巷道结构实际掘进时变得更稳定。针对5211巷道进行支护参数优化之后所得数据如表1 所示。表1变更设计后巷道支护参数项目巷道宽度值巷道高度值断面面积值顶板锚杆长度值两帮锚杆长度值 4. 2m2. 4m10. 08m22 m2m 项目顶板间距值两帮间距值排距锚索间距锚索排距 1050mm1000mm1000mm2000mm- 当代化工研究 Modern Chemical Research126 工艺与设备 2020 ・ 10 图1支护结构示意图 4. 二次支护设计就个别位置内存在较为严重的顶板破碎问题，此时要求需要进行二次支护处理，在二次支护施工时，所应用的支架结构属于全断面类型封闭式的支架结构。因为所应用的支架类型属于封闭类型，所以，这样便能够确保支架结构可以承载相对高压力作用，能够对围岩的破碎问题更加有效的预防与控制。另外，还可以对两帮结构位置处出现的变形加以有效控制。而且，对于一些存在相对大矿压作业的位置而言，采用二次支护同样也能够发挥更好的支护效果。开展二次支护施工时，应用到的支架结构型号是11号矿山专用工字钢构件，整体的结构形状属于矩形形状，其设置间距值是1000mm,把支架结构安装在相邻锚杆结构的正中位置。开展二次支护施工时，要求我们需要进一步强化巷道结构实时的变形监控，同时还需要开展超前探测作业，这样才可以依照不同情况对于支护工艺进行实时调整，才可以更好的确保作业面巷道施工的安全性以及可靠性。 5. 巷道监测分析针对支护巷道开展实时监测工作时，每50m设置一组综合矿压监控装置，包含一个顶板离层仪监测断面、一个锚杆锚索测力装置监测断面、一个顶底板围岩移近量监测断面。掘进期间，新装的监测装置每天观测一次，待巷道变形受力稳定后，改为每周观测一次。当所监测巷道结构其对应变形速率值逐渐为零情况下不再进行实时测试。取3个监测位置数据，对应编号为1号至3号。在所布设的3个监测位置之中1号监测位置与5211巷道结构的开口处间隔长度在200m左右，2号监测位置与5211巷道结构的开口处间隔长度在250m左右，3号监测位置与5211巷道结构的开口处间隔长度在300m左右。不同监测位置针对巷道结构的变形情况实际检测频率都是一致的，实际监测过程中所获得具体数据见图2和图3。 40 35 40 35 25 20 15 25 20 15 ♦i号监测站 *2号监测站 3号监测站 10 5 0 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 5 4 4 3 3 2 2 1 1 1号监测站 ■2号监测站 3号监测站 8/15 8/20 8/25 9/17 日期图3两帮结构变形趋势图从图2和图3之中可以看出，1号监测位置所得数据、2 号监测位置所得数据和3号监测位置所得数据具体的变化趋势基本一致，当5211巷道开展支护施工的前10d左右时间中顶底板结构发生了较大变形问题，在后续巷道持续掘进时，其变形量呈现出了缓慢增加的趋势。当巷道支护作业进行了 20d左右顶底板对应的变形速率则慢慢变为零，总的变形量未超过35mm。当巷道支护作业进行了22d左右两帮位置对应的变形速率则慢慢变为零，总的变形量未超过45mm。由此也可以得到，在巷道结构进行掘进与支护作业大概10d左右时间，巷道结果会出现相对大的变形，而在后续巷道持续掘进时，其变形量呈现出了缓慢增加的趋势。这也表明了 10d的周期是顶板围岩其形变能力得以释放的关键时期。由图中数据还可以看出，支护作业完成之后约22d时间，巷道基本上趋于稳定，说明支护作业起到了很好支护作用，反映出了此次支护优化设计对于巷道支护是安全与可靠的。 6.结语常兴煤业5211巷道支护完成至今，在进行了现场的监测测量之后得出，巷道围岩结构一直都非常的稳定，未出现较大的变形问题。经过实践应用得出了，锚网索联合应用情况下，对于5211巷道支护拥有非常优良的效果。另外，此项支护技术拥有相对强的适用性，支护结构所拥有的支护强度相对高，整体支护效果优良，值得进_步推广应用。【参考文献】 [1] 高鹏翔.动压影响下井底主煤仓变形特征及加固技术[J ]. 煤炭技术,2017, 36 07 28-31. [2] 王兆申，梁洪光，曹士将.深井破碎围岩煤仓联合支护及综合注浆加固技术[J ].山东煤炭科技,201002 106-107. [3] 高武.采用地拱砌加强煤仓装载嗣室巷道支护[J ].河北煤炭，1998 03 27-28. 【作者简介】冯建川 1982-,男，江苏沛县人，本科，中级工程师，山西潞安集团蒲县常兴煤业有限公司；研究方向采矿. 8/158/20 8/25 日期图2顶底板结构变形趋势图 9/17