深部开采巷道围岩支护分析.pdf

基础研究 20190866 Modern Chemical Research 当代化工研究 深部开采巷道围岩支护分析 ＊郭景强 （山西汾西矿业（集团）有限责任公司矿山救护大队 山西 032300） 摘要针对3702回采工作面回采巷道的具体地质条件，以及巷道围岩变形特征，对深部巷道掘进支护参数进行设计，应用实践表明，采 用设计的支护参数可以有效的保证巷道围岩稳定，为深部开采巷道的安全使用提供了有效保障，同时为其他矿井类似条件下的巷道支护参 数设计提供一定的借鉴。 关键词深部矿井；巷道掘进；围岩控制 中图分类号T 文献标识码A Analysis of Surrounding Rock Support in Deep Mining Roadway Guo Jingqiang Mine Rescue Brigade of Shanxi Fenxi Mining Group CO., LTD., Shanxi, 032300 AbstractAiming at the specific geological conditions of mining roadway in 3702 mining face and the deation characteristics of roadway surrounding rock, the supporting parameters of deep roadway excavation are designed. The application practice shows that the supporting parameters designed can effectively ensure the stability of roadway surrounding rock and provide effective guarantee for the safe use of deep mining roadway. At the same time, it provides some reference for the design of roadway support parameters under similar conditions in other mines. Key wordsdeep mine；roadway excavation；surrounding rock control 伴随着矿井开采深度的不断增加，煤矿井下矿压问题日 益严重，同时由于深部开采矿井围岩控制较为困难，顶板事 故、冲击地压事故、以及煤与瓦斯突出事故发生概率都显著 增加，加之深部区域内地质构造更为复杂，原有的巷道支护 技术已经不能较好的满足深部矿井安全生产的需求。根据有 关研究表明，深部开采巷道围岩与浅部巷道围岩的力学性质 有较大差异，巷道围岩变形呈现出大变形、巷道两帮呈现出 非对称变形、巷道底鼓量较大。针对深部矿井巷道支护面临 中应当提高对排水的关注度，尽量降低对地下水对围岩体的 侵蚀。由于巷道施工过程中钻孔会导致大量地下水涌出，因 此应当采取相应的技术手段防止地下水的跑、漏，避免出现 严重积水最终影响巷道整体的结构稳定性。 3加强两帮支护 在巷道的支护过程中，可以通过在巷道两帮及边角加强 支护以降低底鼓对其整体稳定性的影响。主要方法为加固 巷道的两帮及边角，减弱巷道整体的受力情况，最终在巷道 两帮形成抗压能力较强的拱形结构，提高巷道整体的抗压能 力，减弱巷道的变形，最终有效避免巷道底鼓的发生。 4加强支护 当巷道出现较为明显的底鼓现象时需要采用加强支护的 方式进行相应的支护，主要为锚杆支护、注浆支护以及支架 支护等方式，最终达到增强围岩力学强度的目的，从而改善 整体的受力情况。根据已有的巷道支护原理，巷道支护措施 可以分为两种方式其一，增加底板围岩强度，主要方式为 设置底板锚杆并进行注浆；其二，支护力的增加，主要通过 全封闭支护、砌碹加固等方式实现。 5联合支护 联合支护是多种因素联合作用的结果，采用多种技术方 式达到支护效果。主要将底板加固与应力控制相结合，在增加 底板强度的同时改变应力分布情况。联合支护技术一般适用于 巷道应力较为集中的情况，特别是底鼓严重的区域更为适用。 结语 巷道底鼓常会受到多方面的影响，严重制约矿井的高效 生产。本文通过对影响底鼓的因素进行分析汇总，对其合理 的处理方式进行研究，针对各种影响因素提出处理方法，以 期推动矿井底鼓治理的发展，最终实现安全高效回采。 【参考文献】 [1]李永峰.巷道底鼓机理与控制分析[J].能源与节能,2018 09161-162164. [2]罗升鼎.深部矿井巷道底鼓治理研究[J].黑龙江科技信息, 201219. [3]孔翔.巷道底鼓机理及防治措施探讨[J].能源技术与管理, 201101. [4]蒋小平,吴文化,罗连春.巷道底鼓的综合治理[J].煤, 201103. [5]王亮亮,琚朝旭,井欢庆,徐遵玉.软岩巷道底鼓的机理与控 制探讨[J].科技信息,201012. [6]李冬翠,国春红,菅传武,任玉娟.巷道底鼓浅析[J].煤矿开 采,200705. [7]徐家森.巷道底鼓的研究[J].武汉钢铁学院学报,1987 02. [8]王来贵.水对深埋巷道底鼓作用的数值模模拟研究[J].阜 新矿业学院学报,1988S1. 【作者简介】 武文臣（1987-），男，山西新元煤炭有限责任公司；研究方 向煤矿安全生产技术。 上接第65页 下转第67页 基础研究 20190867 当代化工研究 Modern Chemical Research 的问题，寻求合理的巷道支护方法，对确保深部开采安全高 效进行具有重要意义。 1.工程概况 1地质情况 山西某矿为原支护的16，地面标高为650～720m， 井下标高为-67m～-78m，设计的巷道掘进长度为1630m，巷 道位于南二采区，巷道北侧为南三采区，南侧为矿井井田 开采边界，巷道整体位于一向斜背部，巷道沿着7号煤层掘 进，采用挑顶以及卧底的方式。7号煤层的平均倾角为9， 煤层厚度在1.1m，煤层结构较为简单，根据地质勘探资料表 明，7号煤层的顶板为泥岩，岩性较为软弱，其上为含有硅 质胶结的灰岩，较为坚硬，底板为泥岩。 2巷道支护面临问题 巷道原支护采用锚杆锚索钢筋网的联合支护方式， 巷道支护参数沿用原浅部开采时的支护参数，巷道掘进过 程中底板以及顶板出现较大的变形，其中最大底鼓量达到 490mm，严重影响矿井的高效生产，同时巷道顶板的下沉量也 达到了680mm，巷道顶底板的移近量占到整个巷道高度的50， 为了维持巷道的使用，需要多次的对巷道进行修正，耗费大 量的人力及物力，同时也给巷道的正常掘进造成安全威胁。 3巷道围岩变形原因分析 3702回采巷道的顶板为泥岩，泥岩的岩性较弱，抗剪 切能力以及抗压强度较低，受到巷道掘进动压的影响，巷道 周边出现破碎带，周边岩层处于塑性破坏状态，加之围岩的 承载能力低，往往造成围岩变形量大。同时，巷道原采用的 支护方式为采用2200mm的锚杆以及4500mm的锚索，根据锚 杆、锚索支护的悬吊理论，采用长度为4500mm的锚索未能将 巷道顶板厚度6m的岩性较弱的泥岩固定在上部较坚硬的灰岩 之上，造成顶板下沉量较大。同时对巷道掘进区域所在地应 力测量结果表明，巷道布置掘进方向与最大主应力方向呈垂 直，最大主应力作用于巷道顶底板，垂直应力则作用于巷道 的两帮，巷道两帮帮角出现较大应力，巷道周边岩层破坏深 度增加，增加了巷道围岩的变形量。 2.巷道支护参数设计 针对原有的巷道支护强度不够，巷道支护参数设计不合 理等问题，根据3702回采巷道围岩岩性就巷道变形特征，对 巷道支护进行重新设计，设计的巷道支护采用锚杆锚索W 钢带金属网的支护方式，采用的锚杆直径为22mm，长度为 2400mm，采用的锚索直径为17.8mm，长度为6000mm。巷道顶 板进行控制时，在巷道顶板靠近巷道侧分别布置两个锚杆， 角度为30，巷道上帮角围岩变形，顶板锚杆的间排距为 700mm700mm，共布置7根锚杆，布置三根锚索，间排距为 1400mm1400mm，锚索沿着巷道中线进行布置。巷道两帮采 用锚杆进行支护，在巷道下帮施工锚杆，角度为30，控制 下帮角围岩变形，并减少巷道底鼓量，巷道两帮锚杆的间排 距设计为700mm700mm，每一帮布置5跟锚杆。整个巷道支 护断面工布置17根锚杆、3个锚索。 锚杆以及锚索支护采用的锚固剂均为K2335以及Z2360。 支护采用的W型钢带规格为4300mm230mm3mm，钢带中孔 心间距为700mm，采用的金属网片规格为4800mm1200mm， 金属网孔大小为100mm100mm，采用10号钢丝制作。 3.支护效果分析 为了对巷道支护效果进行分析，在3702回采巷道布置矿 压观测站，对巷道顶板离层情况，巷道围岩变形情况进行测 量，具体的测站布置如图1所示。 图1 测站布置 1巷道围岩变形 采用上述支护方式之后，巷道围岩的变形量得到显著 控制，巷道顶底板最大变形量值控制在72mm左右，平均在 36mm，巷道顶板的变形量速度为0.93mm/d，较采用的原支护 方式的顶板板变形量降低约89，巷道的底鼓量值为170mm， 为原支护方式的35；巷道两帮的变形量值最大为88mm，平 均为44mm，两帮围岩的移近速度平均为1.12mm/d。采用新的 巷道支护方式之后，3702回采巷道围岩得到了显现控制。 2顶板离层情况 杭岱顶板离层变化情况如图2所示，从图中可以明显 的看出，采用锚杆锚索W型钢金属网的联合支护方式之 后，巷道顶板岩层的最大变形量值为72mm，平均值在26mm， 平均的下沉速度为0.93mm/d；巷道两帮的变形量值最大为 88mm，平均为44mm，两帮围岩的移近速度平均为1.12mm/d。 巷道顶板岩层浅部离层量值最大在10mm，离层速度平均为 0.16mm/d，深部最大离层量值为3.8mm，平均离层速度为 0.04mm/d。 图2 顶板离层情况 4.总结 3702回采巷道掘进属于深部巷道，巷道掘进区域受到较 大的地应力作用，围岩变形严重，影响巷道的正常使用。针 对3702回采巷道所处的围岩条件，以及巷道围岩变形特征， 采用锚杆锚索W钢带金属网的支护方式，结果表明，巷 道围岩的变形量得到较好控制，巷道顶底板变形量最大值为 242mm，为原支护的20，巷道两帮的变形量最大值为88mm， 为原支护的14，确保了巷道的安全使用，为矿井深部开采 创造了有利条件。 【作者简介】 郭景强（1988-），男，山西汾西矿业（集团）有限责任公司 矿山救护大队；研究方向矿山救援。