深部巷道支护技术的探索与建议.pdf

4 8 煤矿支护 2 0 0 7年第 3期 深部 巷道支护技术的探索与建议 张雷赵玮 [ 徐州矿务集团公司夹河煤矿，江苏 徐州 2 2 1 1 6 7 ] 摘要 介绍 了一l l 5 0 m水平巷道 7 4 4 6运输机道 的支护材料、支护工 艺以及 目前 支护现状，探讨研究了深部巷道锚杆支护技术存在的问题及解决方案，对深部巷道 如何充分发挥锚杆支护作用、提高锚杆支护效果提 出了建设性意见。 关键词 深部开采 高应力 锚杆支护 工艺 建议 1 前言 夹河煤矿 浅部资 源已枯竭 ，开采 越来 越深 ，采 深已经达到 一1 1 5 0 m。随着开 采 深度 的增 加 ，给煤 炭开采带来一系列 技术 和生产 的难题 。现掘进 的 7 4 4 6运 输机 道 标 高为 一1 1 5 0 m，设计 长度 为 8 2 0 m，现 已掘进 6 9 0 m，巷道 目前 已出现支 护难 度 大 、变形破坏严 重 、返 修率高 、返修时间 短等问题 ，并存在以下技术难题 ① 在深部高应力及复杂构造应力场 的 作用下，巷道 矿压显现 加剧 ，围岩 位移加 剧 ，巷道变形破坏严重 ，巷道和采场维护困 难 。 ② 煤岩 层破 坏过程强化 ，冲击地压危 险性急剧增大 。 ③ 随着 开采延 深，地层静压力增大导 致煤层渗透性进一步降低 ，瓦斯压力增大致 使瓦斯含量增高 ，使得煤与瓦斯突出的危 险 急剧增大。 ④ 矿井 高地 热 严重 ，生 产环 境 恶化。 高地热给在巷道施工的工作人员身体带来伤 害 ，也大大降低了劳动生产率 。 2 支护优化方案实践与探讨 7 4 4 6运输机 道是徐州矿 区 目前最 深 的 巷道 。该巷道前期掘进过程中，在二次转向 施工后 出现 了严重的非线性大变形现象 ，表 现为顶板不均匀下沉 、两帮收缩和底板严重 臌起 ，有一定 数量 的锚 杆 包括少部 分锚 索被拉断 、剪断或失效。 根据该巷道的工程地质条件 ，分析了其 变形力学机理，按照将复合型变形力学机制 逐步转化为单 一型变形力学机制 的设计思 路 ，优化了该巷道的支护方案。 ① 支护形式 的优化。由原先 的锚、网、 梁 、锚索联合支护形式优化为锚 、网、梁 锚索底角管缝锚杆联合支护。 ② 合理选择 支护材料。顶板选用直径 2 2 mm、长 2 4 0 0 mm的左旋无纵筋螺纹钢等 强锚杆 ；两帮选用直径 2 0 mm、长 2 4 0 0 mm 的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，锚杆问排距 为 7 0 0 7 0 0 ram ，用 1卷 Z 2 3 7 0型树脂 锚 固剂卷锚固，锚杆预紧力不小于 8 0 k N。 锚 索 由 原 来 的 直 径 1 5 ． 2 4 mm、长 6 3 0 0 mm的钢绞线改选用直径 1 8 ． 9 mm、长 7 3 0 0 mm的加粗钢绞线，排距为 2 ． 1 m，“ 五 花型”布置 。支护设计断面如图 1 所示 。 ③ 施工工艺 。严格执行顶板锚杆的快 速安装工艺。顶板锚杆必须逐排由外向迎头 施工 ，铡 } 锚杆必须由中间向两帮施工 ，采 用快速安装工 艺 ，尽 可能减少顶 板空锚时 间。严禁采用一次性将所有钻孔打好 ，再一 维普资讯 2 0 0 7 年第 3 期 煤矿支护 4 9 次性安装锚杆的施工方法 。 ④ 顶帮锚杆安装好并达到规定的螺母 扭矩后，不得卸下螺母再重新安装。 圈 1 7 4 4 6运输机遭支护设计 断面示薏圈 ⑤ 在煤层 中掘进 的巷道 ，两帮煤层 的 强度通常比巷道顶 、底板岩层强度低 。深部 巷道围岩应力大 ，顶部通过两帮将压力释放 到底板 ，因此在巷道开挖后 ，两个肩窝及底 角是集中应力区，该部位成为深部巷道支护 的重点。由于肩窝及底角锚杆与巷道表面的 夹角为 1 5 2 0 。 ，普通托盘在使用 中与螺母 易发生点接触 、托盘不 能紧贴木托板 的 问 题 ，造成锚杆的锚固力达不到设计要求 、甚 至因锚杆受力不均匀而被拉断 。将托盘设计 成带有一定角度的异形托盘 ，解决了上述问 题 ，达到了很好的支护效果。2 0 7异形铁托 盘如图 2所示 。 圈 2 2 0 。异形铁托盘加工示薏 圈 ⑥ 该巷 道在二 次转 向施工后 ，地应力 突然加大 ，巷道顶 、底板岩性变化异常 ，瓦 斯急剧升高 ，特别是出现破坏性底臌 ，平均 底臌量在 8 0 0 ～1 2 0 0 mm，局部巷 道一昼夜 能臌起 1 0 0 ～1 2 0 0 mm，给巷道 的通 风、行 人 、运输等带来很多困难 。巷道短时间内必 须投入大量的卧底工作 。为解决这一重大问 题，决定 在巷 道底 角安设 直径 4 3 mm、长 1 6 0 0 mm的 管缝式锚 杆，锚 杆 与水 平 面成 4 5 。 夹角，每排各打 2根。 3 深部巷道支护技术的思考 7 4 4 6 运输机道通过上述 6条优化措施 ， 虽然在控制深部巷道顶板下沉、两帮移近及 底臌等问题上起到了一定的作用，但仍有许 多难题需要解决 ，如锚杆崩断失效、底臌量 大等。由此，笔者就这些问题作如下几点建 议 ① 研制大直径 、高强度 、较高延伸率 的锚杆。锚杆的强度直接影响其锚 固范围内 围岩强度 的强化和锚杆对巷道围岩的支护阻 力 ，从而影响锚杆群作用范围内围岩的承载 能力和锚杆的支护效果。虽然在深部巷道支 护 中使 用 了直 径 2 2 mm 的等 强金 属 锚杆 ， 但在深部高应力巷道支护中该锚杆的强度已 不能满足安全生产的需要。近几年国外已经 使用了高强 、超高强的锚杆 ，其材料的屈服 强度大 于 6 0 0 MP a ，破 断载荷 在 3 0 0 k N 以 上 。因此，必需研制大直径 、高强度 、具有 较高延伸率 的锚 杆来解决深部巷 道支护 问 题 ，以满足生产的要求 。 ② 完善锚杆支护监测系统。锚杆支护 是一种隐蔽性很强的工程，只有完善锚杆支 护监测系统才能确保锚杆支护巷道的安全可 靠性 。有必要在深部巷道应用非接触 、无损 质量的检测仪器 ，仪器要具有快速 、准确 、 大面积测量的性能，以保证深部巷道的支护 效果。 ③ 尽早加固两帮及底角。开巷后 ，在二 次应力的作用下 ，围岩塑性 区首先产生在强 度最低的两帮和应力集 中程度最高 的角部。 由于深部巷道地应力较大，在集 中应力作用 下 ，巷道两帮煤岩层会受到压缩 ，从而产生 岩层的附加压缩变形量。巷道两帮 的压缩下 沉 ，加剧了围岩塑性破坏 和体积膨胀。同时 也压缩了底板 ，使底板产生破裂、滑移 ，出 下转第 3 4页 维普资讯 3 4 煤矿支护 2 0 0 7年第 3期 ④ 掘进机 维修 和支护平 行作业。掘进 机的检查和维修尽量放在支护作业 的时间。 5 ． 4 加 强协 调 管理 利用矿生产调度会协调解决生产遇到各 种困难和问题 ，矿调度室随时协调处理各生 产环节衔接中出现的问题 。实行区领导现场 跟班管理 ，落实各项工作进度，完成进尺统 计 。 6 取得效果 通过加强现场施工工艺细化管理、采用 先进 的大功率掘进机及优化巷道运输系统等 措施 ，采用联合支护 克服 了煤层 松软易片 帮、煤层伪顶发育、工作面过断层等不利因 素，2 0 0 6年 6月份创 出煤巷大断面班最高 进尺 1 2 ． 8 m， 日最 高进 尺 3 5 ． 2 m，月进 尺 7 1 6 m 的邯郸矿区新记 录。 第一作者简介布铁 勇 男 ，1 9 6 5 年 出生， 毕业于唐山工程技术学院。现任河北金能邯 郸矿业集团亨健矿业公司副总经理，采煤高 级工 程师 。电话 0 3 1 0 7 7 5 8 6 5 9 ；手 机 1 3 11 1 3 91 6 33。 收稿 日期 2 O O 7 一O 3 一O 5 ；责任编辑 陈桂娥 上接第 4 9页 现剧烈底臌 ；两帮压缩下沉量越大 ，巷道底 臌量越 大。笔 者认为 ，为有效控制巷 道变 形 ，开巷后应尽早加固强度较弱的煤帮和角 部 ，主要是底角。重点加固两帮 ，即可提高 煤层 的自承能力，又可以有效的控制顶板下 沉 ，从而全面控制巷道围岩变形。 ④ 加大对 工人 的培训 力度。由于深部 巷道压力很 大，要满足 深部巷道 的安全生 产 ，必须对锚杆支护施工 的技术要求很高。 通过加大培训 力度 ，造 就一支拥 有熟练技 能 、经验丰富的技术工人 队伍 ，以保障工程 质量达到设计要求 。 3 结论 夹河煤矿 7 4 4 6运输 机 道拥 有 了全 国 深部巷 道开采 的共性 问题 ，该矿 通过对支 护形 式 、支 护 材 料 及 支护 工 艺 的优化 措 施 ，使深部巷道稳定性得到了增加，效果 较 为显 著 。但 深 部巷 道地 质 条 件 极 为 复 杂 ，支护技术 上仍有 诸多棘手 的问题有待 解决 。笔者就此发 表个人 的几 点看法 ，供 大 家商榷 。 第一作者 简介 张雷 男，1 9 8 0年 出生， 2 0 0 1 年毕业于北京工业学院采矿工程专业 。 2 0 0 6年毕业于中国矿业大学工商管理专业。 现在夹河煤矿从事掘进生产技术管理工作， 助理 工程 师。联系 电话 0 5 1 6 --8 5 3 5 3 4 2 4 ； 邮箱 z 1 1 8 3 3 2 7 6 2 1 2 6 ． C O rn。 收稿 日期 2 O O 6 一O 8 3 O ；责任编辑 王方荣 国家安监总局将提高煤矿技术标准 据国家安全生产监督管理总局政策法规司司长彭玉敬透露，国家安监总局将提高煤矿技 术标准 ，把通讯线路、压风管路 、防尘洒水管路的配备和完善作为一项行业标准确定下来， 强制执行 。 据介绍，目前这三种配备 ，国有重点煤矿非常完备 ，部分地方国有煤矿完备 ，9 5 的乡 镇 、民营、股份 、私营煤矿不具备 。 摘自 新华网 维普资讯