近距离顶煤层开采下部巷道加固措施

收稿日期：２０１６－０５．２３ 作者简介：李洪刚（１９８Ｉ一），男，河北沧州人，工程师，主要从事矿井岩巷掘进管理工作。
李洪刚，等：近距离顶煤层开采下部巷道加固措施
等。联合支护方式一般支护费用较高。本文以潘二矿潘四东井一６５０ ｍ水平东翼轨道大巷为研究对 象，对近距离顶煤层开采巷道支护增强技术进行研究。
轨道大巷进行加固。
图１
—６５０
ｍ水平东翼轨道大巷与相关煤层关系示意
巷道前期破坏因素。依据对巷道所处地理环境、围岩性质、工作面布置与开采情况的了解与分析， 巷道前期破坏的主要因素可概括为如下３个方面。 （１）目前巷道上方煤层的右翼工作面已经开采完毕，该工作面边缘距巷道的水平距离约１３０ ｍ，该 工作面的开采使巷道在内区域的地应力重新分布，重新分布后的水平地应力较工作面开挖前有较大的
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２．１
加固工艺
先布置锚杆（索），后注浆；由下向上安装帮部锚杆（索）＿÷安装拱腰部位锚杆（索）＿安装顶部锚杆 （索）＿安装底角锚杆（索）－＋混凝土喷层－÷注浆。 ２．２基本加固参数 （１）底角锚杆（索）。锚杆（索）采用帜４ 杆（索），锚杆（索）托盘为１０ 关系，排距８００
现代力学理论与原理。研究变形的控制机理及控制措施。通过控制措施，对巷道进行补强支
护，变形量得到抑制并控制变形量在允许范围，可以保证巷道的正常使用。 关键词：近距离顶煤层开采；变形机理；４９制措施；补强支护
中图分类号：ＴＤ２６２．５
文献标志码：Ｂ
Ｏ
引
言
淮南矿业（集团）有限责任公司潘二煤矿潘四东井是年产２．４ Ｍｔ的特大型现代化矿井，２００４年开 工建设。由于回采动压影响，巷道支护和维护十分困难，因此，解决动压巷道支护问题成为势在必行的
增加。
（２）巷道所处围岩内部具有较大的构造应力，构造应力使巷道发生极为明显的非对称变形。 （３）轨道大巷与回风大巷相距很近，只有２５ ｍ左右，两条巷道开挖产生的次生地应力互相影响。 由于上述因素的影响，巷道目前破坏十分严重，且反复修复后并无明显效果。 巷道后期破坏因素。距巷道正上方２０—３５ ｍ处有５—６ ｍ厚的待采煤层，正上方１１３１（３）工作面 的开采将形成非常大的动压，这一影响因素对巷道的破坏程度将远远超过巷道前期的破坏程度，使巷道
１ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
矿区特征
１１３１（３）工作面下方一６５０ ｍ水平东翼轨道大巷与上覆待开挖煤层之间法向距离仅为２０—３５
ｍ
（图１），巷道围岩以泥质砂岩为主，部分围岩出现泥岩。巷道沿岩层走向布置，岩层倾角为２５０一３００；该 巷道服务期限较长，预计在３０ ａ以上，巷道目前破坏较为严重，主要表现在拱部脱皮开裂、局部拱顶岩 体破碎、两帮内收、底鼓、ｕ型棚拱部弯折、跪腿等。已套棚部位原支护方式为锚网喷方式，套棚是在原 支护方式失败后的修复支护方式，但套棚后巷道变形并未停止，棚架破坏已经明显，考虑到即将开采的 厚度达６ ｍ的上覆１１－３煤层相距很近，开采过程中产生较大的集中应力和动压会导致围岩应力急剧、 大幅上升，为了避免后期巷道发生更为严重的变形与破坏，保证其正常使用，决定对一６５０ ｍ水平东翼
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近距离顶煤层开采下部巷道加固措施
李洪刚，蒲双宁，叶 赞
（安徽省淮南矿业（集团）有限责任公司潘二矿潘四东井，安徽淮南２３２０８７）
摘要：针对近距离顶煤层开采对下部巷道的影响主要表现在工作面推进过程中，因煤层开挖导 致的地应力重新分布在工作面前方一定范围内形成应力集中现象，距离越近，动压显现越突出 等问题，从巷道变形特征着手，由表及里揭示变形因素，然后依据变形因素分析变形机理，依据
处于更为恶劣的应力环境中。
２补强加固基本方案
１１３１（３）工作面下方一６５０ ｍ水平东翼轨道大巷原支护方案为锚网喷支护方案，因破坏较为严重， 初步进行的修复方案为在巷道内侧套架２９Ｕ型金属棚。 初期修复采用的棚间距为８００ ｍｍ，巷道的加固需在目前架棚的基础之上进行。针对此种情况，经 反复研究、讨论，最后形成如下的补强加固方案。
几类。
（１）锚注支护技术。目前，锚杆和注浆技术已经成为巷道围岩加固的两种基本形式。锚杆加固围 岩的效果主要取决于所锚岩体的力学性能，通常情况下，动压影响下的巷道围岩都会发生不同程度的破 坏，导致锚杆的锚固效果发生一定程度的削弱。注浆可以全面提高巷道围岩的物理力学参数，使破碎岩 体强度显著提高。因此，采取锚杆与注浆相结合的方法，一方面可以加固破碎的岩体，另一方面又可为 锚杆提供可靠的着力基础，使其在巷道周边形成一个完整的加固组合拱。因此，实现锚注一体化，是加 固动压巷道破碎岩体比较经济而有效的途径。 （２）卸压巷道卸压技术。在动压影响下的巷道附近开启卸压巷道，可以对保护巷道实施卸压。实 践表明，对于软岩巷道、动压巷道和深井巷道，这种卸压法是一种效果比较好的巷道变形控制方法，但其 控制技术较难，如果控制不当，反而会产生相反的效果。 （３）联合支护技术。对于一些动压影响大的巷道，仅仅使用一种支护方式很难控制巷道的变形破 坏，在这种情况下，大多采用联合支护技术，如锚喷＋注浆＋锚索、锚杆＋网＋锚索、ｕ型棚＋锚杆，等
任务之一。
煤矿动压巷道的基本特点在于巷道在掘进过程中处于原始应力场中的静压状态，一旦受到周围的 采动影响，在各种集中压力作用下，改变了原岩应力场中的静压状态，应力值突然增大，导致巷道围岩应 力的再次或多次重新分布。巷道原有静压状态下稳定平衡被打破，围岩发生显著变形位移和压力增大， 需要经过应力重新分布达到新的平衡，巷道围岩才能重新稳定。如果巷道支护不能适应采动影响带来 额外应力变化的情况，或者没有及时采取相应的加固补救措施，则巷道会受到不同程度的破坏，或断面 变形，或围岩松动失稳，影响巷道的正常安全使用。 动压巷道变形量大，巷道变形形式复杂。对这种巷道变形破坏的控制，国内目前采用多种支护方 式，如锚喷、锚注、可缩性Ｕ型棚、砌碹、锚索、巷道卸压技术以及联合支护方式。归纳起来，主要有以下
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