煤矿巷道支护技术的研究与应用
矿山巷道支护结构设计与应用
矿山巷道支护结构设计与应用在现代的矿山巷道建设中，支护结构的设计和应用是非常重要的，因为矿山巷道在采掘过程中需要承受巨大的力量和压力，如不得当的设计将会带来严重的安全隐患和损失，因此，矿山巷道支护结构设计和应用需要高度重视。
本文将重点介绍矿山巷道支护结构的设计和应用。
一、支护结构的设计原则在矿山巷道支护结构的设计中，需要考虑许多因素，如地质条件、巷道尺寸、支护材料和支护方式等。
因此，支护结构的设计应遵循以下几个原则：1.保证安全性。
矿山巷道是一个高风险的工作场所，支护结构的设计需要考虑到巷道的稳定性和承载能力，能够抵御各种力量和压力的影响。
2.提高效率。
支护结构的设计应考虑施工的方便性和效率性，能够节约时间和成本，提高工作效率。
3.经济节能。
在支护结构的设计中，应该充分考虑材料的使用效率和成本，以及在长期使用中的维护和修理成本，尽可能地节约成本。
二、支护结构的种类在矿山巷道的支护结构中，常见的种类有：1.钢支架：钢支架由钢柱、横向梁和纵向梁等组成，具有高强度、高刚度、耐腐蚀、易于拆卸和安装等优点，广泛应用于各种类型的煤矿巷道。
2.锚杆支护：锚杆支护是将锚杆嵌入到巷道周围的岩层中，通过锚杆和梁板来支撑整个巷道结构，具有结构简单、易于施工、可靠性高等特点，广泛应用于煤矿巷道和隧道等。
3.斜撑支护：斜撑支护是在巷道两侧设置由扶手、斜杆、水平杆和立柱组成的支撑框架，通过框架和巷道侧壁的摩擦力来稳定巷道，具有结构简单、稳定性好等特点，适用于较坚硬的岩层。
4.喷锚支护：喷锚支护是在巷道周围钻孔，然后将喷锚剂喷入孔内固定巷道周围的岩层，具有施工简单、稳定性好等特点，适用于软弱地质条件下的巷道支护。
三、支护结构应用实例在实际的矿山巷道建设中，各种支护结构都得到了广泛的应用。
例如，在某煤矿的巷道支护中，使用了钢支架、锚杆支护和喷锚支护相结合的方式，提高了巷道的稳定性和承载能力。
在另一个煤矿的巷道支护中，使用了斜撑支护和高压注浆支护相结合的方式，成功地解决了软弱地质条件下的巷道支护问题。
煤矿巷道支护理论与技术及应用(康红普院士)
深部高应力、强烈动压影 响、松软破碎围岩巷道， 二次支护后仍出现变形破 坏，需三次、四次支护甚 至多次支护
二次支护图
巷道二次支护后变形破坏图
锚杆支护的本质作用与关键参数
围岩变形形式：不连续、 不协调变形；连续、整 体变形。锚杆主要对前 者起作用
锚杆预应力及扩散起关键作用： 大幅提高预应力，并实现有效 扩散，可抑制围岩不连续、不 协调变形
型钢支护
锚杆支护
锚杆支护
低强度锚杆
早期适用于简 单条件(5%)
高强度锚杆
不能满足困难 巷道支护
高预应力强力锚杆
解决复杂巷道支 护难题
锚杆类型
低强度 高强度 高预应力 高强度
直径/mm
14-20 18-22 20-25
拉断载荷/kN
50-120 120-200 200-400
预应力 /kN
0-10 10-20
5
高预应力施工 机具与工艺
提出单孔、多参数、耦合地质力学原位快速测试方法
单孔完成地应力、强度与结构及相互耦合关系测试
开发出配套测试仪器(2项发明专利)
岩层
封隔器
手动泵
油泵
储能器-2
传感器 储能器-1
采集仪 流量计
注水 管
升降 器
SYY-56型小孔径水压致裂 地应力测量装置，实现了 井下地应力快速测量
螺纹钢锚杆
扭矩螺母
锚杆支护构件
锚杆杆体及附件 锚固剂 护表构件(钢带、金属网) 锚索
复杂困难巷道对支护材料的要求
杆体不仅强度高，且延伸率大、冲击韧性高 有利于锚杆预应力与工作阻力扩散的护表构件
各构件力学性能匹配
可操作性
井下锚杆支护构件
经济性
煤矿掘进巷道超前支护方式的应用及选择
煤矿掘进巷道超前支护方式的应用及选择煤矿掘进巷道是煤矿生产的重要环节，巷道的支护工作直接关系到煤矿的安全生产和生产效率。
超前支护是指在巷道开挖的采取相应的支护措施，确保巷道的稳定和安全。
本文将就煤矿掘进巷道超前支护的应用及选择进行探讨，以期为煤矿生产提供一定的参考和借鉴。
一、巷道超前支护的意义巷道超前支护采取的措施通常包括：喷浆加固、锚喷支护、钢丝网支护、钢架支护、喷锚支护等多种方式。
这些方法可以根据巷道的地质条件、岩层结构以及支护的要求来选择，以期达到最佳的支护效果。
巷道超前支护主要包括以下几个步骤：方案设计、材料准备、设备就位、工艺施工、验收及监测。
在实际的巷道超前支护工作中，必须严格按照流程要求进行，确保支护工作的质量和效果。
1. 根据地质条件选择支护方式巷道的地质条件是选择巷道超前支护方式的重要因素。
如巷道地质条件复杂、岩层结构松软，就应该选用喷浆加固、钢丝网支护等方法；而如果岩层结构坚硬、地质条件较好，就可以采用锚喷支护、钢架支护等方式。
巷道在掘进的同时还需要进行运输和通风等工作，因此对于巷道的支护方式要根据工作面的要求来选择。
比如需要进行通风的巷道，可以采用喷锚支护的方式，可以保证巷道的稳定和通风效果。
巷道超前支护的选择还要考虑到经济性，要选择既能保证巷道的安全稳定，又能减少成本的支护方式。
在实际的巷道超前支护工作中，可以根据不同的经济条件来选择最合适的支护方式，以期在保证巷道安全的前提下节约支护成本。
以某煤矿为例，在开挖巷道时采用了喷浆加固、锚喷支护和钢架支护的方式进行巷道的超前支护。
在实际的巷道开挖中，这些支护方法起到了良好的效果，确保了巷道的稳定和安全。
经过一段时间的使用和监测，这些支护方式的效果得到了很好的验证，为煤矿的生产提供了良好的保障。
煤矿巷道锚杆支护技术
煤矿巷道锚杆支护技术1. 引言煤矿巷道的安全与稳定性对矿井的正常生产至关重要。
巷道支护技术是矿井设计和运营过程中的重要环节，其中锚杆支护技术被广泛应用于煤矿巷道的支护工程中。
本文将介绍煤矿巷道锚杆支护技术的基本概念、原理、应用及其优缺点。
2. 锚杆支护技术的基本概念2.1 锚杆的定义锚杆是一种通过紧固在巷道周围岩体中来支护和稳定巷道的装置。
锚杆由钢管、锚固材料和锚杆头组成。
锚固材料常用的有水泥浆、注浆材料等。
2.2 锚杆支护技术的原理巷道锚杆支护技术是通过将锚杆安装在巷道周围岩体中，使岩体与锚杆形成一个整体，从而增加岩体的稳定性。
锚杆对巷道岩体的支护作用有以下几个方面： - 锚杆能够抵抗巷道周围岩体的变形和位移，增加巷道的稳定性； - 锚杆能够有效分散巷道周围岩体的应力，避免应力集中，减少巷道岩体的破裂和崩落； - 锚杆能够提高巷道的抗震性能，减少地震造成的巷道破坏。
3. 锚杆支护技术的应用3.1 锚杆的选择与计算在进行巷道锚杆支护工程之前，需要进行锚杆的选择和计算。
锚杆的选择应根据巷道的岩性、巷道的尺寸、巷道的设计要求等因素进行综合考虑。
锚杆的计算要考虑岩体的强度、巷道周围岩体的应力特征等因素，以确定合适的锚杆长度和间距。
3.2 锚杆的施工过程巷道锚杆支护技术的施工过程包括以下几个步骤： 1. 巷道预处理：清理巷道周围的杂物，保证施工区域的整洁。
2. 锚孔钻进：使用钻机钻进锚孔，根据设计要求确定锚孔的位置和数量。
3. 锚杆安装：将锚杆插入锚孔中，用锚固材料固定锚杆和巷道岩体。
4. 锚杆张拉：根据设计要求，使用张拉设备对锚杆进行张拉。
5. 锚杆固化：等待锚固材料固化，使锚杆与巷道岩体形成牢固的连接。
6. 巷道支护检查：检查锚杆支护的质量和效果，进行必要的调整。
3.3 锚杆支护技术的优缺点3.3.1 优点•锚杆支护技术施工周期短，能够快速提高巷道的稳定性；•锚杆支护技术施工简便，不需要大量的材料和设备；•锚杆支护技术适用范围广，可适用于各种巷道类型和岩性。
关于煤矿巷道支护技术的研究
胀、 风化作用明显、 易发生崩解、 围岩强度不高、 煤层与 顶 底板 岩层 的胶结 性 较差 等 。软 岩 巷 道 的煤 层 厚 度 大 约接近 ６ 米， 但 由于是节理 、 层理发育 ， 所 以其抗压 强 度存 在 明显 不 足 。 另外 ， 由于 顶 底 板 岩 层 属 于砂 质 岩 层， 所 以顶 底 板岩 层强 度不 强且 存 在很 大 的膨 胀性 。 软岩巷道采用 的是树脂 全长预应力锚 固技术 ， 锚 杆为垂直巷道表面打设 ， ｗ 护板 、 金属网和钢筋网的应 用， 使得巷道 的变形程度降低 ， 有效防止 了煤矿巷道 围 岩 的过度 膨 胀 ， 实 现 了围 岩 的 稳 定 和完 整 。从 整 体 上 来看 ， 在 该技 术 的实 际应 用 下 ， 围岩 的变 形 程 度 得 到 了 较 好 的控制 ， 极 大满 足 了煤矿 采煤 对安 全 的需求 。
道 为例 （ 一） 软岩巷 道 与锚 杆技 术 软岩煤 矿 巷 道 的 特 点 主 要 为 遇 水 会 发 生 大 量 膨
该 理论 应 用 的核心 是 改 变 以 前各 种 防护 技 术 所 采 用的通过提高 支护体的刚度来控制 围岩变形 的方 式 ， 将 刚柔 有机 结 合 ， 形 成 了 对 巷 道 的稳 定 支 护 。该 理 论 下的支护技术被 广泛应用于较为复 杂的巷道 中， 但由 于当前煤矿巷道 围岩条件 日渐变差 ， 各煤矿对该 理论 支 撑下 的支护 技术 应用 得 也越 来越 少 。 二、 煤 矿 巷 道 支 护 技 术 分 析— — 以 锚 杆 支 护 技 术
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８—０ １ ５ ５ ． ２ ０ １ ４． ０ １ ． ０ ０ ７ 中图分类号 ： Ｆ ４ ０ ７ ． ２ １ ； Ｔ Ｄ ３ ５ ３ 文献标志码 ： Ｂ
煤矿采煤掘进工作中高强支护技术应用研究
煤矿采煤掘进工作中高强支护技术应用研究煤矿采煤掘进工作是在地下深处进行的危险作业，为了保障煤矿工作人员的安全，提高煤炭生产效率，煤矿采煤掘进工作中采用高强支护技术已成为一种必然趋势。
本文将重点探讨煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用研究，并分析其在煤矿生产中的重要意义及未来发展趋势。
一、高强支护技术的基本原理及分类高强支护技术是指在煤矿采煤掘进工作中，利用高强度材料对采空区进行加固和支护的技术。
其基本原理是通过在采空区内设置各种支护材料，形成一定的支撑体系，使采空区能够承受来自地压和冲击等各种力的作用，从而保证矿井巷道的稳定和安全。
根据支护材料的特性和用途，高强支护技术可分为钢支护技术、混凝土支护技术和岩石支护技术等几种。
钢支护技术是指利用各种形状的钢材来构造支撑体系，常见的有钢架、钢网、钢筋混凝土等。
混凝土支护技术是利用混凝土及其制品对巷道进行支护，一般采用灌筑法、预制法和喷浆法等。
岩石支护技术是指利用特定的岩石材料对巷道进行支护，如锚杆锚网支护等。
二、高强支护技术在煤矿生产中的应用现状随着煤矿深部开采和开采规模的不断扩大，煤矿采煤掘进工作中对高强支护技术的需求也日益增加。
目前，我国在煤矿生产中广泛采用高强支护技术，取得了一系列显著成就。
一方面，在高强支护技术种类上不断创新，如在钢支护技术领域，引入了新型钢材材料，增加了支护材料的抗拉强度和耐腐蚀性能；在混凝土支护技术领域，推广了新型混凝土材料和新工艺，提高了支护结构的强度和耐久性；在岩石支护技术领域，应用了新型的锚杆和锚网等支护材料，提高了支护效果和施工效率。
高强支护技术在煤矿生产中具有重要的意义，主要体现在以下几个方面：高强支护技术是确保矿井巷道稳定和安全的关键技术。
煤矿采煤掘进工作中，地压和冲击等外力对矿井巷道的影响非常大，采用高强支护技术可以有效地减少巷道变形和塌方的风险，保障工作人员的生命安全。
高强支护技术是提高采煤效率和降低生产成本的重要手段。
煤矿掘进巷道超前支护方式的应用及选择
煤矿掘进巷道超前支护方式的应用及选择煤矿掘进巷道超前支护是指在煤矿掘进巷道中，先于煤体开采进行支护的一种方法。
其主要目的是保障开工面的安全和稳定，避免因巷道塌陷、逆断层、矿压等原因造成事故。
本文将着重介绍煤矿掘进巷道超前支护方式的应用及选择。
一、超前支护的意义1、保障矿工生命安全在煤矿掘进巷道中，矿工的生命安全至关重要。
超前支护能够及时发现并处理掘进中出现的问题，避免因巷道塌陷、逆断层、矿压等原因造成事故。
2、提高采煤效率超前支护能够将巷道的稳定性提高，减少在后续开采中的重新支护次数，从而提高采煤效率。
3、降低投资成本超前支护方式的应用包括：立柱式支护、锚杆式支护、锚索式支护、喷锚式支护和网片式支护。
1、立柱式支护立柱式支护是一种常见的超前支护方式之一，其主要特点是立柱在围岩中形成桥式构造，将应力分散到围岩中，从而提高巷道的整体稳定性。
该方式适用于比较固实的围岩和采用人工加固的围岩。
2、锚杆式支护锚杆式支护是一种采用钢筋锚杆和锚具将矿体和巷道围岩连接在一起，并达到良好支护效果的一种方式。
该方式适用于围岩形成拱形或薄壳结构的巷道。
喷锚式支护是通过在巷道围岩上喷涂混凝土喷涂料来形成固结体，提高围岩的强度和韧性。
该方式适用于弱固较脆的岩体。
5、网片式支护网片式支护是采用高强钢丝网和轻质炸药块砌成的一种超前支护方式。
该方式适用于围岩强度较高，可抗拉强度较低的巷道。
在选择超前支护方式时，需要考虑如下因素：1、巷道围岩的性质不同的巷道围岩具有不同的性质，如强度、岩性等。
需要根据巷道围岩的具体性质选择合适的超前支护方式。
2、巷道开采方法3、经济效益超前支护方式的选择也需要考虑经济效益。
需要综合考虑支护成本、采煤效率、支护效果等因素，选择最适合的超前支护方式。
四、结论。
复杂地质条件下煤矿巷道支护技术研究
复杂地质条件下煤矿巷道支护技术研究【摘要】在复杂地质条件下，煤矿巷道支护技术的研究至关重要。
本文首先介绍了研究的背景和意义，随后对复杂地质条件下的煤矿巷道支护技术进行了分析。
在选择支护技术方案时，需要综合考虑多种因素。
通过对应用案例的分析，可以更好地了解技术的实际效果。
技术的创新和发展也是十分关键的，可以进一步完善支护体系。
对技术的实践效果进行评价，总结了研究的成果并展望未来发展方向。
通过本文的研究，可以为复杂地质条件下煤矿巷道的支护工作提供参考和指导。
【关键词】关键词：复杂地质条件、煤矿巷道支护技术、研究意义、技术方案选择、应用案例分析、创新与发展、实践效果评价、总结、发展方向。
1. 引言1.1 背景介绍随着煤矿深部开采的不断加深和扩大，复杂地质条件下煤矿巷道支护技术逐渐成为煤矿安全生产的重要课题。
复杂地质条件包括岩层变化、构造变形、断裂发育等情况，给煤矿巷道支护工作带来了巨大挑战。
巷道支护技术的优劣直接关系到矿山安全生产和矿井使用寿命，因此研究复杂地质条件下煤矿巷道支护技术具有重要意义。
目前，我国煤矿巷道支护技术已取得一定进展，但在复杂地质条件下仍存在一些问题和挑战。
巷道变形、支护结构破坏、煤层顶板冒落等问题难以避免，给煤矿生产带来一定的安全隐患。
急需开展针对复杂地质条件下煤矿巷道支护技术的深入研究，以提高煤矿巷道支护技术水平，提高煤矿安全生产能力。
本文将围绕复杂地质条件下煤矿巷道支护技术展开深入研究和分析，探讨对策和解决方案，为煤矿巷道支护工作提供理论支持和实践指导。
1.2 研究意义研究意义：复杂地质条件下煤矿巷道支护技术研究具有重要的现实意义和科学意义。
随着煤矿深度开发的逐步加深，煤矿巷道支护面临着更加严峻的挑战。
针对复杂地质条件下煤矿巷道支护技术的研究，有助于提高煤矿开采安全性和效率，保障煤矿生产的持续稳定。
煤矿巷道支护技术的研究对于解决煤矿开采过程中遇到的地质灾害问题具有重要意义，能够有效减少煤矿事故发生的概率，保护煤矿工人的生命安全。
巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用研究
希 望为支护技术在煤矿井下掘进 中的应 用提供 一定的参考建议 。
参考文献 ：
４ 支护技术在煤矿 掘进 中的应用对策
４ ． １ 根据巷道的实际情况 。选取 合适 的支护技术方式 井下 的掘进生产中 ，目前较 为常 见的支护方式主要有锚杆 支护 、
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煤矿巷道掘进和支护技术的运用
煤矿巷道掘进和支护技术的运用贾刚（陕西省铜川市铜川矿业公司玉华煤矿，陕西铜川727015）摘要：随着科学技术的不断发展，带动采矿业的快速发展。
在实际煤矿开采过程中，煤矿巷道掘进和支护是最为关键的步骤。
如果因为工作环境差，在施工过程中出现进度过快或者支护不合理的现象，就会造成煤矿巷道发生倒塌。
基于此，为了保障煤矿巷道安全可靠性和支护技术的时效性，需采取更为创新的支护技术。
本文对煤矿巷道掘进和支护技术的现状和重要性进行详细介绍，从煤矿巷道掘进和支护技术的运用方面对煤矿开采安全提出建议，从而确保煤矿工程可以安全稳定进行运作。
关键词：煤矿巷道；掘进施工；支护技术中图分类号：F406.3;TD353文献编制码：B文章编号：1008-0155（2019）16-0025-01煤矿开采的关键步骤是巷道掘进和支护,同时这也是影响煤矿开采能否顺利进行的重要因素。
在煤矿开采过程中，对巷道掘进和支护具有非常高的专业要求。
由于巷道掘进和支护是影响煤矿开釆效益和安全性的重要原因，因此需要高度®测要求要选取合适的掘进设备，并对煤矿开釆现场施工进度进行严格把控,与此同时将施工方法和施工环境相结合，从而寻找合适的巷道掘进和支护的方法，促进煤矿开采工作的顺利进行％1煤矿巷道掘进和支护技术现状和重要性1.1煤矿巷道掘进和支护技术现状由于我国科学技术的快速发展,使得人们越来越重视资源的开发和利用,尤其是煤炭资源的开发。
就煤炭开釆来讲,煤矿的巷道掘进和支护技术是整个煤炭开釆的中心技术。
我国煤矿业受到复杂多样的地理环境、缺少人才和缺乏先进的技术设备的影响，使得我国煤矿开釆难度增大，这就需要提升煤矿开釆技术。
现如今，煤矿巷道的组织结构取代了传统的岩石集中分布组织方式，而是采用准巷道和开釆巷道相结合的办法，进一步提高巷道掘进技术的发展。
巷道掘进有综合机械掘进法、掘锚式法和整体化流水线法三种。
综合机械掘进法通常对设备要求极高，因此该方法成本费用较高。
煤矿掘进巷道超前支护方式的应用及选择
煤矿掘进巷道超前支护方式的应用及选择
随着煤矿开采的深入和技术水平的提高，煤矿掘进巷道的超前支护技术也得到了大力发展。
超前支护是煤矿掘进巷道过程中的一种非常重要的保障措施，对于煤矿安全生产具有非常关键的作用。
超前支护是将支护材料提前安装在巷道内部，预先控制地下压力，以避免支护突然失效。
这种特殊的支护方式，可以保证巷道在掘进过程中的稳定性，减少巷道变形和塌方等问题，确保巷道的安全运行。
在选择超前支护方式时，需要考虑以下几个方面：
1.地质条件
超前支护的形式和材料的选择非常依赖地质条件。
不同的地质条件会导致巷道支护方式的不同，需要根据实际情况选取合适的支护方式。
例如，在较软的地质环境中，可以选择强化材料进行加固；在较硬的地质环境下，可以使用钢支撑等硬质材料。
2.掘进巷道的规模
根据巷道的宽度和高度，需要选择不同形式的支护形式。
例如，钢架支撑适用于较宽且高巷道，而螺旋钢管支护则适用于较小巷道。
3.支护材料的可靠性
在选择支护材料时需要考虑其可靠性。
一些便宜的材料虽然看起来非常具有吸引力，但可能无法提供足够的支撑和保护。
因此，在选择支护材料时需要考虑质量和可靠性。
4.实际工程需求
实际工程需求是设计和选择超前支护方式的最终依据。
选择支护方式应该考虑到煤矿掘进巷道的业务需求，并应适应其实际工程需求。
这涉及到巷道的规模、预计的地质情况以及其他相关因素。
总之，煤矿掘进巷道超前支护的选择需要综合考虑各种因素，以确保选择的支护方式能够满足实际需求，保证巷道的安全运行。
主要巷道支护技术研究方案
主要巷道支护技术研究方案一、研究背景随着社会的不断进步和发展，地下巷道的建设越来越广泛应用于各个领域，如城市地下交通、水利、煤矿等。
然而，在巷道的施工和使用过程中，常常会遇到各种问题，如巷道的稳定性、地质灾害等，给巷道的安全运营带来了很大的威胁。
因此，对巷道支护技术进行深入的研究变得尤为重要。
二、研究目的1.了解目前巷道支护技术的发展状况；2.分析巷道支护技术存在的问题；3.提出改进巷道支护技术的方法和方案；4.为巷道支护技术的实际应用提供可靠的理论依据。
三、研究内容1.巷道支护技术的分类和应用根据巷道的不同情况和工程要求，对巷道支护技术进行分类，同时分析各种技术的优缺点和适用范围。
2.影响巷道支护效果的因素研究通过对巷道支护技术的现状进行调研和分析，确定影响巷道支护效果的因素，并深入研究其机理和规律，为进一步改进巷道支护技术提供指导。
3.改进巷道支护技术的方案研究结合巷道工程的实际情况和国内外技术的发展动态，提出改进巷道支护技术的方案，并对其进行模拟分析和工程验证。
4.巷道支护技术监测与评估研究建立巷道支护技术的监测和评估体系，对巷道支护工程进行长期的监测和评估，及时发现和解决问题，并对巷道支护技术进行优化和改进。
四、研究方法1.文献研究法通过查阅大量的文献资料，了解巷道支护技术的研究进展和应用情况，为研究提供理论基础。
2.实地调研法对已建成的巷道进行实地考察和调研，了解现有巷道支护技术的应用情况和存在的问题，为研究提供实验基础。
3.数值仿真方法通过建立巷道支护工程的数值仿真模型，对不同的支护技术方案进行模拟分析，评估其效果和可行性。
4.现场试验方法选取适当的巷道工程进行试验，验证改进的支护技术方案的可行性和有效性。
五、预期成果1.建立一套完整的巷道支护技术分类和应用体系，为巷道工程的设计和施工提供技术支持。
2.详细分析巷道支护技术存在的问题和改进方法，提出一系列改进巷道支护技术的方案。
3.建立巷道支护技术的监测和评估体系，为巷道支护工程的设计、施工和运营提供可靠的技术支持。
煤矿井下复杂顶板巷道支护工艺研究与应用
煤矿井下复杂顶板巷道支护工艺研究与应用郝宏伟（山西煤炭运销集团簸箕掌煤业有限责任公司，山西大同037000）摘要：针对新村煤业13111上顺槽A进巷道顶底板软岩巷道顶板变形严重、支护困难等问题，通过从理论研究、取样分析、现场测试等方面进行研究，在此研究的基础上对原巷道施工断面、锚杆索支护参数、支护工艺等进行优化改进。
经现场应用及测试结果显示，采用优化后的支护方，巷岩变形得到有效控制，工作面实现了安全高效回采。
关键词：软岩顶板；岩变形；取样分析；支护优化中图分类号:TD353文献标志码:A文章编号：1009-0797(2021)02-0193-04Research and application of supporting technology for complex roof roadway in coal mineHAO Hongwei(Bojizhang Coal Industry Co.LTD,Shanxi Coal Transportation and Marketing Group,Datong037000,China)Abstract:In view of the serious deformation of the roof and the difficulty of supporting in the soft rock roadway of the top and bottom plate of the13111upper tunnel in a certain mine,through the research from the theoretical research,sampling analysis,field test and other aspects,on the basis of this research,the original tunnel construction section,anchor cable supporting parameters,supporting technology and so on are optimized and improved.The field application and test results show that the deformation of the surrounding rock of the roadway is effectively controlled by the optimized support scheme,and the safe and efficient mining is realized in the working face.Key words:Soft rock roof;Deformation of surrounding rock;Sampling analysis;Support optimization0引言复杂地质条件下软岩巷道顶板支护技术一直是煤矿井下巷道掘进支护所面临的重点问题之一叽新村煤业现主采的3#煤层，煤层直接顶和直接底均为泥岩，其中直接顶岩层厚度平均4.9m，最岩层厚度达到&8m,因直接顶泥岩层较厚，巷道掘进期间采用锚网索支护时经常出现锚固力达不到要求，支护效果非常差。
关于煤矿巷道支护技术的探究
关于煤矿巷道支护技术的探究□张路亭【摘要】本文就煤矿巷道支护技术进行了探究。
首先，简单介绍了煤矿巷道支护理论；其次，分析了煤矿巷道锚杆支护技术的发展及作用机理；最后，分析探究了煤矿软岩巷道支护存在的问题及对策。
【关键词】煤矿巷道支护；锚杆支护技术；作用机理【作者单位】张路亭，山西三元煤业股份有限公司由于煤矿开采广度与强度的持续增加，煤矿巷道的埋深也不断增加，地质条件日益复杂，这些使煤矿巷道支护难度提高。
煤矿巷道支护过程主要包括木支护、砌碹支护、型钢支护及锚杆支护。
锚杆支护是既有效又经济的支护技术，使巷道支护成本减少，使巷道支护效果提高，使工人劳动强度降低，这些已经被实践经验证明。
目前在国内外，锚杆支护技术已经有了普遍应用，是煤矿实现高效及高产不可缺少的重要技术。
一、煤矿巷道支护理论我国科研学者对煤矿巷道支护理论方面进行了许多研究，进而提出了一些支护理论，以下对其中三种支护理论进行简单介绍：（一）联合支护理论。
该支护理论认为：在困难复杂的煤矿巷道中，仅仅提高支护体刚度，很难使围岩变形得到有效控制，应该先让后抗以及先柔后刚，柔让要适度，进行稳定支护。
在困难煤矿巷道中，该支护理论得到很广泛的应用，然而由于围岩条件越来越差，该理论有了局限性。
一些巷道采用联合支护达不到理想，经过许多次翻修及维修，一直不能使围岩变形稳定。
（二）新奥法支护理论。
根据煤矿行业自身的特点，较好的完善发展了新奥法支护理论，使以下支护原则形成：采用锚喷支护，主动进行围岩加固，使其自承能力提高，在围岩内，使承载圈形成；采用早强喷射混凝土并且及时封闭煤矿巷道周边，进行密贴支护的实施；进行二次支护的实施；进行动态施工及动态设计的实施；注浆加固破碎围岩。
（三）围岩强度强化理论。
侯朝炯等人使煤矿巷道锚杆支护围岩强度强化理论形成，他们认为锚杆支护可以使围岩应力状态改变，使围压增加，使围岩承载能力提高；锚杆支护还可以使锚固体的力学参数提高，使被锚岩体的力学性能改善，能够强化锚固区域岩体的峰后强度与残余强度。
回坡底煤矿1O#煤巷道支护技术研究及应用
经计算 ， ≤１ ０ ０ｍｍ。 ０ 根 据 现场 实 际 ， 杆 间距 取 ７ ０ｍｍ， 锚 ６ 排距 取
１０ ０ ｍｍ 。 ０
个具有一定厚度的组合平衡拱 （ 刚性梁 ）］ ｌ ２ 。组
合平衡拱不仅具有 自撑能力 ，而且能保护其深部 围岩免受 水平 应力 的破 坏 。 组合平 衡拱 越厚 、 越完
破坏往往从巷道表面开始，金属菱形网和钢筋梯 子梁将 自身受到的力传递到锚杆体上 ，锚杆通过 托 锚力用 深部 岩体 的稳定 性 限制巷 道表 面岩 体 的
变 形和破 坏 。 因而 ， 属 网和锚梁 不仅 能够 增强组 金
２ １ 年第 ４期 ０２
［ 摘
要 ］ 针 对 回坡 底 煤矿 １ 巷道 以往 采 用架棚 支护存 在 的被动 支护 、 ０煤 支护质 量较 差 的 问 题， 通过 对 １ 的 顶底 板 条件 分析 ， ０煤 结合 现 场调 查 和 理 论 分析 ， 定 回坡 底 煤 矿 确 １ ０ 煤巷道 改用锚 网梁 索联 合 支 护形 式 ， 支护 效果 明显 ， 保证 了巷道 的 安全稳 定 性 ， 具有较 强 的推 广 和应 用价值 。 ［ 键词 ］ 回坡底 煤矿 ； 关 支护技 术 ； 网梁 索联 合 支护 锚 ［ 中图分 类号 ］Ｔ ５＋ ［ Ｄ３ ３． 文献 标识 码 ］Ｂ ［ 章编 号 ］ ６ 文
３ 支护参数 的确定
３ １ 锚 杆支 护 ． 根据加 固拱 原理 ， 锚杆 长度 的计算 如下 ：
￡ Ⅳ（ １ ０＋Ｗ／ Ｏ） ＝ １０ Ｉ
煤 矿 １ ０ 煤巷 道改 用锚 网梁 索联合 支护 形式 …。
２ 锚 梁网索的支护原理
锚梁 网索 支护是 一种 主动 支护形 式 。锚 杆安
理、 节理 等结 构 面 ， 加 结 构 面之 间 的摩 擦 力 ， 增 从 而提 高顶板 的整 体强 度 ， 防止顶 板事故 的发 生 。
煤矿巷道柱式支护形式及新型泵充支柱研究应用
煤矿巷道柱式支护形式及新型泵充支柱研究应用一、绪论随着煤炭资源的日益减少和环境保护意识的不断提高，煤矿开采面临着巨大的压力。
为了提高煤矿巷道的稳定性和安全性，减轻对环境的影响，新型支护技术的研究和应用变得尤为重要。
柱式支护作为一种传统的支护方式，在煤矿巷道中得到了广泛应用。
传统的柱式支护存在一定的局限性，如承载能力不足、抗冲击能力差等。
为了解决这些问题，研究人员不断探索新型支护形式，其中泵充支柱作为一种具有较高承载能力和抗冲击能力的新型支护方式，逐渐成为研究热点。
本论文主要研究煤矿巷道柱式支护形式及新型泵充支柱的研究应用。
通过对现有柱式支护形式的分析，总结其优缺点，为新型泵充支柱的设计和应用提供理论依据。
对新型泵充支柱的结构、性能和施工工艺进行深入研究，探讨其在煤矿巷道中的应用效果。
通过实际工程案例分析，验证新型泵充支柱在煤矿巷道中的可行性和优越性。
本论文的研究对于提高煤矿巷道的稳定性和安全性具有重要意义，同时也为其他领域的新型支护技术研究提供了借鉴和参考。
1. 研究背景和意义随着煤炭资源的日益减少和环境保护意识的不断提高，煤矿巷道支护技术的研究和应用显得尤为重要。
传统的柱式支护在一定程度上满足了煤矿开采的需求，但随着采矿强度的增加和煤层的变薄，传统柱式支护面临着诸多问题，如承载力不足、稳定性差、使用寿命短等。
研究新型煤矿巷道支护形式，提高支护结构的稳定性和可靠性，对于保障煤矿安全生产具有重要意义。
泵充支柱作为一种新型的煤矿巷道支护结构，具有较好的承载能力和稳定性，能够有效解决传统柱式支护存在的问题。
泵充支柱采用液压系统进行充填和卸压，具有操作简便、快速响应的特点，能够在短时间内完成支柱的更换和维修，大大提高了工作效率。
泵充支柱还具有较好的适应性和可调性，可根据不同地质条件和工作需求进行调整，满足煤矿巷道的不同支护要求。
本研究旨在探讨煤矿巷道柱式支护形式及新型泵充支柱的研究应用，以期为煤矿巷道支护技术的改进提供理论依据和技术指导。
煤矿巷道支护技术的研究与应用
煤矿巷道支护技术的研究与应用【摘要】本文介绍了煤矿巷道支护技术种类，分析了当前煤矿巷道支护现状与存在的问题，重点阐述煤矿巷道锚杆支护技术的应用。
实践表明，锚杆支护已经成为我国煤矿巷道首选的、安全高效的主要支护方式，在煤矿巷道掘进生产过程中发挥着重要的作用，十分显著的提高了巷道支护效果，保证了采煤工作面的安全、快速推进，并有效地促进了煤炭产量的大幅度增长。
【关键词】煤矿巷道支护锚杆支护1 煤矿巷道支护技术的种类煤矿巷道支护技术可分为多种，按照支护对围岩的作用方式来划分，可将其分为四种：首先，一种是可以改善巷道围岩力学性质的；一种是作用在巷道围岩表面的；一种是同时作用在巷道围岩表面和围岩内部的；一种是降低巷道应力的。
其中，砌碹支护技术就是属于作用在巷道围岩表面的支护技术，也是一种应用很早的技术，目前一些矿井中仍然在使用，但一般也只能用于特殊巷道和硐室。
棚式支护曾经在煤矿巷道中占有主要的地位，被广泛应用，但随着矿井的不断加深和地质条件复杂性的提升，其逐渐被锚杆支护所代替。
锚喷支护性能优越，是首选的岩巷支护技术，同时锚杆支护技术也成为了主要的支护方式。
应力控制技术属于能够降低巷道应力的支护技术，但由于其复杂性，并未得到广泛的应用。
当前应用最为广泛的还是锚杆支护技术。
2 当前煤矿巷道支护现状与存在的问题2.1 锚杆支护技术发展状况就目前看来，我国的不少煤矿开采的深度已达到1000余米之上，不仅仅开采深度大，而且地质构造及其复杂，存在矿井灾害发生的可能性，给煤矿的开采带来了很大的困难。
但在不断地技术改革和大量的资金投入，新型的技术和材料被应用到巷道支护中，为煤矿巷道支护技术提供了很大的保障。
目前，就应用范围而言，锚杆支护技术已经由稳定的岩层、静压巷道、全岩巷道发展到了松软破碎岩层、动压巷道、采区煤巷；就锚杆的种类而言，也有了很大的改善，从木锚杆发展到了多种多样的金属锚杆；就支护形式而言，锚杆支护的形式由单一的锚杆支护发展到现在的锚网带及锚索等多种方式联合支护。
煤矿巷道支护技术与应用
煤矿巷道支护技术的研究与应用摘要：文章介绍了煤矿巷道支护类型，分析了锚杆支护的技术理论依据，总结了锚杆支护的优点，论文还以塔山矿煤层巷道支护为例进行了应用研究，并对巷道支护技术的发展进行了展望。
关键词：煤矿；巷道支护；锚杆支护；岩层近年来，随着我国城市社会经济的快速发展，对能源需求日益加大，煤炭作为我国重要的能源资源，在国民经济中扮演着越来越重要的作用。
但是，我国煤炭资源大多埋藏在地下，需要在井下开挖大量巷道，在煤矿资源开采的同时，保持巷道内畅通以及围岩稳定是保障煤矿顺利开采的重要前提。
随着煤矿资源开采深度、开采强度的不断加强，巷道埋深日益增加，再加上新煤矿资源地质条件亦不断复杂化，高地应力巷道、松软破碎围岩巷道、特大断面巷道等复杂巷道层出不穷，急剧增加了巷道支护难度，采用新的巷道支护技术势在必行。
在先后经历木支护、砌碹支护和型钢支护后，目前支护技术已广泛地采用了锚杆支护，锚杆支护已称为国内外提高煤矿开采效率的关键技术之一。
一、煤矿巷道支护形式根据支护对围岩的作用方式不同，一般将煤矿巷道支护分为四类：一是支护力作用在巷道围岩表面，主要包括支架、砌碹支护等方式；二是支护力同时作用在围岩表面和内部的支护方式，包括锚杆和锚索支护等；三是通过改善巷道围岩力学性质强化围岩强度；四是改善巷道围岩应力状态，使得巷道处于应力降低区。
1．砌碹支护。
砌碹支护属最为古老传统的支护方式，是一种刚性被动性支护，具有支护成本高、劳动强度大、施工速度慢、适应能力差等劣势，一般只在特殊巷道和硐室施工中采用。
2．棚式支架。
棚式支护曾在上世纪90年代得到了广泛应用，使用率高达80%以上，根据支架使用材料分为木支架、钢筋混凝土及金属支架。
与砌碹支护一样，棚式支架也是被动支架的一种，具有控制围岩早起变形能力差、与巷道表面接触面小等问题，在煤矿开采过程中经济性能不佳，逐渐被锚杆支护所取代。
3．锚喷支护。
锚喷支护是联合使用锚杆和喷混凝土或喷浆的支护，该技术在上世纪60年代以来，已被广泛采用。
煤矿巷道支护技术的研究与应用
2020年第19卷第14期煤矿巷道支护技术的研究与应用□谢红飞【内容摘要】本文主要针对煤矿巷道支护技术展开深入研究，概括了煤矿巷道支护的原理，阐述了其应用方式，如砌碴支护技术、棚式支护技术、锚喷支护技术、锚杆支护技术、注浆加固和复合支护技术等，并结合锚杆支护技术的应用进行详细分析，确保煤矿巷道支护技术应用价值得以充分发挥，避免不良事故的发生。
【关键词】煤矿巷道；支护技术；围岩性质【作者简介】谢红飞（1970．8 ），女，湖南祁阳人，贵州盘江精煤股份有限公司计划工程部副主任，高级工程师我国诸多煤炭资源在地下分布广泛，所以井下开采，在我国煤炭开采中比较常见，目前，社会对能源需求越来越高，所以我国大力研究煤炭开采的技术，目前，巷道支护技术理论具有较高的成熟度，要想确保巷道畅通，并不断提高围岩的稳定性，在应用的支护技术中，锚杆支护技术得到了广泛应用，其工作效率较高，且控制合理的劳动强度，应用优势显著，但是，在支护技术应用中，仍然存有一些问题，所以要进行深入探究，确保锚杆支护技术的应用效能稳步提升。
一、煤矿巷道支护的原理对煤矿巷道支护原理进行分析，可以整合围岩巷道与支护体系，将围岩及支护体系的自身承载能力提升上来，并保证维持巷道的稳定性。
此外，要对原岩应力、围岩表面位移等进行实时监测和反馈，将对围岩稳定性因素的动态信息充分反映出来。
在围岩及支护体系相互作用的影响下，可以对围岩的变形进行控制，对于提高支护体的刚度和稳定性具有很大的帮助。
通过支护结构改变、围岩的力学性质，可以大大提高围岩的承载能力。
该原理有助于煤矿巷道支护问题的解决，其理论依据显著。
同时，在施工过程中，要对围岩性质和支护原理进行分析，在选择支护材料和支护方式中不允许有一丝失误。
二、煤矿巷道支护技术的应用方式（一）砌碴支护技术。
砌碴支护技术，在大型巷道中比较常见，在支护材料中，料石或混凝土等普遍应用，但是在应用过程中，其局限性特点突出，其应用的技术成本比较高昂，极容易增加人工劳动强度，所以并不是十分适用于围岩巷道［1］。
永智煤矿迎采巷道支护研究与应用
收稿日期:2023 09 07基金项目:内蒙古自然科学基金项目(2021BS05011)作者简介:王雁峰(1989-),男,内蒙古呼和浩特人,采矿工程师,从事采矿工程技术管理工作,㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀E -mail:287662614@doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2024.03.005永智煤矿迎采巷道支护研究与应用王雁峰,王竞楷,张博威(准格尔旗永智煤炭有限公司,内蒙古鄂尔多斯㊀017100)摘㊀要:由于迎采掘巷会形成采掘扰动应力叠加,使该阶段巷道围岩变形量增加,巷道难以维护㊂文章针对永智煤矿生产地质条件,采用数值模拟研究了迎采巷道的围岩应力演化规律㊁围岩变形规律等,结果表明:迎采扰动范围为采掘两个工作面间距20m 至滞后40m,迎采扰动对5102辅运巷顶板下沉影响较大,对底鼓和两帮变形影响较小,巷道下部的围岩变形大于上部但不明显;根据数值模拟结果,提出了巷道顶板补强支护方案㊂该方案经过现场应用表明,迎采扰动范围内的巷道围岩变形得到了有效控制,取得了良好效果㊂关键词:迎采巷道;围岩控制;数值模拟;补强支护中图分类号:TD353㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1005 2798(2024)03 0018 04Research and Application of Roadway Support in Yongzhi Coal MineWANG Yanfeng,WANG Jingkai,ZHANG Bowei(Junggar Banner Yongzhi Coal Co.,Ltd.,Ordos ㊀017100,China )Abstract :Because the mining roadway will form the superposition of mining disturbance stress,the deformation of surrounding rock ofroadway in this stage will increase,and the roadway is difficult to maintain.In this paper,according to the geological conditions of Yong-zhi Coal Mine,the numerical simulation is used to study the surrounding rock stress evolution law and surrounding rock deformation law of the mining roadway.The results show that the mining disturbance range is from 20m to lag 40m.The mining disturbance has a greatinfluence on the roof subsidence of 5102auxiliary transportation gateway,and has little influence on the deformation of floor heave and two sides.The deformation of surrounding rock in the lower part of the roadway is greater than that in the upper part,but it is not obvi-ous.According to the numerical simulation results,the roadway roof reinforcement support scheme is proposed.The field application of the scheme shows that the deformation of surrounding rock in the range of roadway mining disturbance has been effectively controlled and good results have been achieved.Key words :approach roadway;control of surrounding rock;numerical simulation;reinforcement support㊀㊀迎采工作面采动掘进邻工作面回采巷道称为迎采巷道,是现阶段缓解采掘接替紧张的一种有效方法,该方法目前在许多矿井得到了大量应用㊂针对迎采巷道矿压显现规律及围岩控制,国内外学者做了大量研究㊂王猛等[1]分析得出迎采巷道围岩呈非对称变形;于洋等[2]分析了迎采巷道围岩变形与工作面距离之间的函数关系,提出了动态分段控制原理和技术㊂郑文翔等[3]分析了不同煤柱宽度条件下迎采巷道围岩变形规律,确定了采掘应力叠加影响范围㊂陈晓祥[4]分析了迎采巷道大变形的原因,对迎采巷道支护参数进行了优化和应用㊂杜鹏荣[5]建立力学模型分析了工作面侧向支承压力影响范围,通过优化锚固参数设计了迎采巷道分段支护方案㊂上述学者研究都侧重于窄煤柱宽度留设对迎采巷道影响,且都是针对特定矿井进行分析的,而对于确定的宽煤柱迎采巷道围岩变形及控制,仍需要结合现场实际进行专项研究,本文以永智煤矿5102辅运巷为背景,通过数值模拟㊁现场实测对迎采不同时期巷道围岩变形规律进行分析,以指导现场优化支护参数和设计合理的支护方案㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第33卷㊀第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年3月1㊀工程概况永智煤矿5101工作面位于二水平5-1盘区,是5-1盘区的首采工作面,5101工作面可采走向长约2497m,倾斜宽约224.85m,平均厚度约3.88m,平均埋深123.69m,煤层属较稳定类型,顶板岩性为细粒砂岩㊁泥岩㊁砂质泥岩,底板为粉砂岩和细粒砂岩,煤层顶底板柱状图如图1所示㊂图1㊀5-1煤顶底板柱状图㊀㊀为缓解永智煤矿采煤工作面接续紧张的问题,现在开采5101工作面的同时迎采工作面推进方向掘进5102工作面的胶运巷,5102工作面与5101工作面相邻,两个工作面之间留设15m煤柱,5102辅运巷采用矩形断面,设计掘进宽度5000mm,掘进高度3750mm,掘进断面18.5m2,采掘平面布置图如图2所示㊂图2㊀采掘平面布置图2㊀迎采巷道围岩变形规律迎采巷道围岩变形可分为三个阶段,巷道掘进初期,巷道在实体煤中掘进,巷道围岩变形较小;当采掘间距达到一定距离时,采掘两个工作面开挖形成的扰动应压力相互叠加,形成叠加应力场,巷道受力增大,围岩变形严重;之后巷道沿采空区边缘掘进,由于之前采场开挖,自煤柱帮向煤体深部,侧向支承应力依次形成应力降低区㊁应力升高区㊁原岩应力区,巷道挖掘位置处于应力降低区内,利于巷道维护㊂2.1㊀数值计算模型建立本文使用FLAC3D数值模拟软件进行分析,以永智煤矿5101工作面地质条件为背景,建立迎采对掘数值模型㊂为了便于计算,将各岩层进行整合简化,模型大小设置为长ˑ宽ˑ高=240mˑ260mˑ109m,数值模拟模型如图3所示㊂图3㊀数值模拟模型图㊀㊀将模型四周及底边固定,模型四周留设50m煤岩柱以消除边界影响,顶部施加1MPa荷载以模拟上部岩层自重㊂模型采用摩尔-库伦本构,岩石力学参数如表1所示㊂数值模拟步骤为:建立模型 初始平衡 开挖5101胶运巷 对向开挖5102辅运巷和5101工作面,采用分布开挖,每次各开挖10m,共计推进160m.表1㊀岩层力学性质参数岩层容重/(N㊃m-3)体积模量/GPa剪切模量/GPa内聚力/MPa抗拉强度/MPa内摩擦角/(ʎ)泥岩2300 2.00 1.43 2.46 2.7029中砂岩2400 2.63 2.39 2.57 2.3633粉砂岩2560 3.12 2.25 1.85 3.6126细砂岩2550 2.3 1.68 1.53 2.1530砂质泥岩2400 1.80 1.23 1.16 1.329煤1440 1.50 1.000.8 1.20252.2㊀垂直应力演化规律采掘不同时期巷道围岩垂直应力云图,如图4所示㊂由图4可知,采掘间距为100m时,采掘相距较远,巷道沿实体煤掘进,煤柱仅受到巷道掘进的影响,煤柱内部应力集中较小且不明显;采掘间距为20m时,煤柱两帮产生了明显的应力集中,说明煤柱开始受到采掘扰动应力叠加的影响;采掘间距为0m时,应力集中范围迅速扩大,煤柱回采帮应力集91第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王雁峰,等:永智煤矿迎采巷道支护研究与应用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀中范围远大于巷道帮,表明回采工作面开采扰动范围远大于掘进面;采掘滞后20m 时,煤柱应力集中范围继续增大,当采掘滞后120m 时,煤柱应力集中范围明显减小,此阶段巷道沿5010工作面采空区掘进㊂由此可得,应力集中现象在采掘间距20m 开始出现,应力集中主要发生在采掘滞后阶段㊂图4㊀巷道围岩垂直应力演化规律2.3㊀超前支承压力变化规律巷道超前应力随巷道推进的演化规律曲线,如图5所示㊂图5㊀巷道超前应力演化规律㊀㊀由图5可以看出,在采掘相距20m 之前,由于采掘相距较远,围岩仅受到巷道掘进的影响,巷道超前应力由1.89MPa 增至2.21MPa,变化增长量为16%;采掘相距20m (掘进至70m)至采掘滞后40m(掘进至100m)范围内,5102辅运巷和5101工作面开挖形成的扰动应力相互叠加,使得应力由2.21MPa 增加至4.35MPa,变化增量为96.8%,应力增长迅速㊂㊀㊀采掘滞后40m 之后,此时5102辅运巷沿5101工作面采空区掘进,超前应力开始逐渐降低,并逐渐趋于稳定,超前应力由4.51MPa 降低至3.32MPa,降低了35.8%,由此可见,采掘工作面相互影响的范围为采掘相距20m 和滞后40m.2.4㊀巷道围岩变形特征图6表示巷道不同位置围岩变形量,在巷道0~60m 范围内,顶板下沉量由68.75mm 增加至81.82mm,变化增量为19%;巷道第70m 处,顶板下沉量开始急剧增加,至巷道90m 处达到最大值为144.8mm,较第60m 处增加了110.6%;第90m 后巷道顶板下沉量开始减小,第100m 处顶板下沉量减小至110.75mm,但仍超出第60m 处35.3%;第110m 之后,巷道顶板下沉量继续降低并趋于稳定在90mm,巷道顶板下沉量增高区域正处于采掘间距20m 至滞后40m 的采掘扰动应力叠加影响范围内;整体来看,巷道底鼓量和两帮变形量数值较小,且变化不大,说明迎采扰动对5102辅运巷顶板下沉影响较大,对底鼓和两帮变形影响较小;巷道下部的围岩变形大于上部但不明显,表明沿空掘巷时期和实体煤掘进时期围岩变形大致相同㊂图6㊀巷道不同位置围岩变形量3㊀迎采巷道支护与应用由上述研究可知,采掘两个工作面间距为20m 至滞后40m 范围内,由于采掘形成的应力相互叠加,使得该阶段巷道顶板下沉量最为严重,而对于底鼓和两帮变形影响较小,因此应在原有支护的基础上对该阶段范围内的巷道顶板进行补强支护,由于迎采巷道沿实体煤掘进时期和沿空掘巷时期相比围岩变化不明显,故在这两个时期采用一般支护方案即可㊂3.1㊀巷道一般支护方案5102辅运进风巷一般支护设计如图7所示,巷道采用锚网(索)支护,顶锚杆采用Φ20mm ˑ2000mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆,托板采用120mm ˑ120mm ˑ10mm 的方形钢板制作㊂顶锚杆02㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第33卷采用矩形布置,间排距800mmˑ800mm;5102辅运进风巷帮锚杆采用Φ18mmˑ1600mm树脂锚杆配合树脂网片进行支护,帮锚杆采用矩形布置,排距800mm,间距依据断面图施工㊂每根锚杆使用2根MSCK2350树脂锚固剂加长锚固;顶锚杆锚固力不得小于100kN;帮锚杆锚固力不小于60kN.顶网网片采用8号铁丝制作,网目50mmˑ50mm金属菱形网片,每3m在巷道顶板正中施工1根Φ15.24mmˑ7000mm的钢铰线锚索,锚索托盘采用300mmˑ300mmˑ10mm的方形钢板制作,每根锚索使用4根MSCK2350树脂锚固剂,锚固力不小于200kN,预紧力为100kN以上㊂3.2㊀巷道补强支护方案5102辅运巷与5101工作面相距前20m,开始进行加强支护,将顶板每3m设置1根锚索改变为:每2m施工1组钢带,钢带两端各设置1根锚索;直至相遇后40m,结束补强支护,恢复单排锚索支护㊂补强支护示意如图8所示㊂图7㊀永智煤矿5102辅运巷一般支护设计(单位:mm)图8㊀永智煤矿5102辅运巷补强支护设计3.3㊀支护效果分析采用上述支护方案,在5102辅运巷迎采掘进期间在两个工作面间距80m㊁0m,-20m至-80m处巷道迎头各布置1个测站监测巷道表面位移,以验证迎采扰动范围内补强支护的合理性㊂根据实际观测结果绘制了巷道不同位置顶底板最大移近量变化曲线,如图9所示,巷道不同位置顶底板移近量和两帮移近量变化不大,现场观测巷道表面未出现明显变形,煤柱稳定破碎程度低,表明补强支护达到了良好的效果㊂图9㊀巷道不同位置围岩最大移近量4㊀结㊀语1)㊀利用数值模拟研究了采掘全过程巷道围岩应力分布规律㊁巷道超前应力变化规律,得出迎采扰动范围为采掘间距20m至滞后40m,且应力集中现象在采掘间距20m开始出现,应力集中主要发生在采掘滞后阶段㊂2)㊀通过分析巷道围岩变形规律得出:迎采扰动阶段对巷道顶板下沉影响最大,对巷道底鼓及两帮变形影响不大,沿实体煤掘进时期和沿空掘巷时期相比围岩变化不明显㊂3)㊀提出了在迎采扰动阶段在原有支护的基础上,对巷道顶板增加 钢带+锚索 补强支护㊁在其他区域采用一般支护的方案㊂将该方案进行现场应用,现场实测结果表明,迎采扰动区域在补强支护下,巷道变形小㊁围岩完整㊁煤柱稳定,满足矿井安全生产要求㊂参考文献:[1]㊀王㊀猛,柏建彪,王襄禹,等.迎采动面沿空掘巷围岩变形规律及控制技术[J].采矿与安全工程学报,2012,29(2):197-202.[2]㊀于㊀洋,王襄禹,薛广哲,等.迎采动工作面沿空掘巷动态分段围岩控制技术[J].煤炭科学技术,2013,41(7):43-46,50.[3]㊀郑文翔,庄志鹏,郭㊀帅,等.大采高大断面迎采沿空巷道窄煤柱宽度研究[J].太原理工大学学报,2023,54(3):466-472.[4]㊀陈晓祥,王逸良,张㊀天.迎采动面沿空掘巷围岩变形规律及控制技术[J].煤矿安全,2020,51(6):66-71,76.[5]㊀杜鹏荣.迎采动巷道动态分段支护技术研究[J].煤炭技术,2020,39(12):23-25.[本期编辑:王伟瑾]12第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王雁峰,等:永智煤矿迎采巷道支护研究与应用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
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第35卷第11期煤 炭 学 报V o.l 35 N o .11 2010年11月J OURNAL OF C H I N A COAL SOC I ETYN ov .2010文章编号:0253-9993(2010)11-1809-06煤矿巷道支护技术的研究与应用康红普,王金华,林 健(煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京 100013)摘 要:介绍了煤矿巷道支护类型,分析了巷道支护与围岩的相互作用关系,对目前主要的巷道支护理论进行了评价。
着重介绍了锚杆支护成套技术,包括地质力学测试、锚杆支护设计、支护材料、施工机具与工艺、工程质量检测及矿压监测、特殊地质条件支护技术等。
通过极软岩巷道与深部沿空留巷实例分析,介绍了锚杆支护的应用效果。
实践表明:锚杆支护已经成为我国煤矿巷道首选的、安全高效的主要支护方式,显著提高了巷道支护效果,保证了采煤工作面的安全、快速推进,促进了煤炭产量的大幅度增长。
关键词:煤矿;巷道支护;锚杆支护;成套技术中图分类号:TD353 文献标志码:A收稿日期:2010-06-21 责任编辑:柴海涛基金项目:国家科技支撑计划项目(2008BAB36B07)作者简介:康红普(1965 ),男,山西五台人,博士,研究员,博士生导师。
Te:l 010-********,E -m ai:l kanghp @163 co mStudy and applications of road w ay support techniques for coalm i nesKANG H ong pu,WANG Ji n hua ,LIN Jian(Coa lM i n i ng and D esi gn B ranch,Ch i na Coa lR ese arc h Instit u te ,B eiji ng 100013,Ch i na )Abst ract :The roadw ay support for m s in coal m i n es w ere i n troduced ,the interacti o n bet w een supports and rock sur rounding roadw ays w as analyzed ,and the m ain roadw ay support theories w ere evaluated .The co m plete rock bo lti n g technique w as e m phatica lly i n troduced,i n cl u ding geo m echan ics m easure m ents ,r ock bo lting desi g n ,bo lti n g m aterials ,constructi o n i m ple m ents and techno l o g ies ,quality check and monitori n g ,support types for specia l geo l o g ica l cond i ti o ns .The application effects w ere d i s cussed on the basis o f t w o case st u dies :a roadw ay w ith very soft surr ound i n g rock ,and a deep gob side entry retaining .The practices po i n ted out tha:t rock bo lti n g beco m es the first and pr i m ar y support type w ith h i g h safety and efficiency for Ch i n ese coalm i n es ,wh ich obv iously i m proves roadw ay support effects ,ensures safe and fast advance of coal faces ,and bri n gs about a great i n crease of coal outpu.t K ey w ords :coalm ine ;r oadw ay suppor;t rock bo lti n g ;co m plete techn ique 我国煤矿主要是地下开采,需要在井下开掘大量巷道,保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与生产具有重要意义。
随着开采深度、广度及开采强度的不断提高,巷道埋深逐年增加,地质条件日趋复杂化,高地应力巷道、强烈采动影响巷道、松软破碎围岩巷道及特大断面巷道和硐室等复杂困难条件占的比重越来越大,显著增加了巷道支护难度。
煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程。
多年来国内外的实践经验表明,锚杆支护是经济、有效的支护技术[1-2]。
与棚式支架支护相比,锚杆支护显著提高了巷道支护效果,降低了巷道支护成本,减轻了工人劳动强度。
更重要的是锚杆支护大大简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺,保证了安全生产,为采煤工作面的快速推进和煤炭产量的大幅度提高创造了良好条件。
目前,锚杆支护技术已在国内外得到普遍应用,是煤矿实现高产高效必不可少的关键技术之一。
1 煤矿巷道支护形式根据支护对围岩的作用方式可将煤矿巷道支护煤 炭 学 报2010年第35卷分为4类:支护力作用在巷道围岩表面的支护方式,如各种类型的支架、喷射混凝土、砌碹支护等;!支护力不但作用在围岩表面,而且作用在围岩内部的支护方式,如锚杆与锚索支护;∀改善巷道围岩力学性质,提高围岩强度的加固方法,如各种注浆加固方法;#改善巷道围岩应力状态,使巷道处于应力降低区,如各种应力控制技术。
(1)砌碹支护。
砌碹支护是应用很早的支护方式,目前在一些矿井的硐室、大巷中仍然采用。
按砌碹支护材料可分为:料石、混凝土砌块、现浇混凝土、现浇钢筋混凝土等。
但是,砌碹支护属于刚性被动支护,不仅支护成本高、施工速度慢,劳动强度大,而且不能适应围岩大变形。
除特殊巷道和硐室,一般不宜采用。
(2)棚式支架。
棚式支护曾经是煤矿巷道的主要支护方式,在20世纪90年代初,这种支护所占的比重高达80%以上。
按支护材料可分为木支架、钢筋混凝土支架及金属支架,其中木支架与钢筋混凝土支架已经逐步被淘汰。
金属支架按工作原理分刚性与可缩性支架;按支架材料分为工字钢、U型钢及其它;按断面分为梯形、拱形、圆形、环形。
但是,棚式支架也属于被动支护,支架与巷道表面很难密切接触,控制围岩早期变形的能力差,在复杂困难条件下支护效果差、成本高。
棚式支架的用量在逐年减少,被锚杆支护逐渐替代。
(3)锚喷支护。
我国煤矿于1956年开始在岩巷中使用锚喷支护,至今已有50多年的历史。
喷射混凝土可及时封闭巷道周边,实施密贴支护,减少水、风对围岩强度的影响。
锚杆可及时支护围岩,起到主动加固作用,充分发挥围岩的自承能力。
经过多年来连续不断的研究、试验与推广应用,锚喷支护技术无论在支护理论、支护设计,还是支护材料、施工机具与工艺、质量检测与矿压监测方面都取得了长足发展。
锚喷支护不仅成为岩巷首选的、性能优越的支护形式,而且锚杆支护也成为煤巷的主体支护方式(在第3节进行详细论述)。
(4)注浆加固。
在破碎煤岩体中开掘或维修巷道,采用棚式支护或锚杆支护很难取得较好的支护效果,围岩注浆加固是一条有效途径。
注浆浆液可充填围岩裂隙,将破碎岩体固结,改善围岩结构,增加围岩自身承载能力。
目前注浆材料主要有两大类型:水泥基材料和高分子材料,可根据巷道地质与生产条件选取。
(5)复合支护。
复合支护是采用两种或两种以上的支护方式联合支护巷道。
如果能充分发挥每种支护方式的支护性能,做到优势互补,复合支护会有更好的支护效果和更广泛的适用范围。
复合支护虽然适用范围广,但支护费用高,成巷速度慢,支护形式选择不匹配时,往往造成各个击破的情况。
应针对巷道具体条件,选择合理的复合支护形式,才能达到预期效果。
(6)应力控制技术。
将巷道布置在应力降低区,或采取人工卸压措施,使巷道周边的高应力向深部转移,是巷道围岩变形控制的另一个途径。
将巷道布置在应力降低区是首选的方法。
巷道布置方向优化、断面形状与尺寸优化,均可改善巷道受力状况。
人工应力控制措施主要有切缝、钻卸压孔、爆破及掘卸压巷等方式。
由于人工应力控制方法施工比较复杂,目前还没有大面积推广应用。
2 煤矿巷道支护理论我国学者在巷道支护理论方面做了大量工作,提出多种支护理论,并在生产实践中起到积极的指导作用。
以下简单介绍几种理论。
(1)新奥法支护理论。
结合煤炭行业自身特点,对新奥法支护理论进行了较好的完善和发展,形成以下支护原则:采用光面爆破;采用早强喷射混凝土及时封闭巷道周边,实施密贴支护;采用锚喷支护,主动加固围岩,提高其自承能力,在围岩内形成承载圈;实施二次支护;对破碎围岩实施注浆加固;实施动态设计和动态施工等。
(2)联合支护理论。
联合支护理论认为:对于复杂困难巷道,只提高支护体刚度难以有效控制围岩变形,要先柔后刚,先让后抗,柔让适度,稳定支护。
联合支护理论在困难巷道中得到比较广泛的应用,但随着围岩条件越来越差,该理论受到了挑战。
有些巷道采用联合支护并不理想,需要多次维修和翻修,围岩变形一直不能稳定。
(3)松动圈支护理论。
围岩松动圈支护理论[3]认为:巷道开挖后一般会出现松动圈,围岩最大变形载荷是松动圈产生过程中的碎胀变形,围岩破裂过程中岩石碎胀变形是支护对象。
松动圈越大,碎胀变形越大,围岩变形量越大,巷道支护也越困难。
根据松动圈的大小进行了围岩分类,并提出了相应的支护形式。
(4)围岩强度强化理论。
侯朝炯等[4]提出巷道锚杆支护围岩强度强化理论,认为锚杆支护可提高锚固体的力学参数,改善被锚岩体的力学性能,锚固区域岩体的峰值强度、峰后强度及残余强度均能得到强化;锚杆支护可改变围岩应力状态,增加围压,提高围1810第11期康红普等:煤矿巷道支护技术的研究与应用岩承载能力。
此外,我国学者采用弹塑性力学、流变力学、损伤力学、大变形力学等理论对巷道围岩变形和破坏特征进行了分析,从不同角度研究了巷道矿压规律及围岩与支护体的相互作用。
3 煤矿巷道锚杆支护技术的发展与现状我国煤矿锚杆支护技术经历了从低强度、高强度到高预应力、强力支护的发展过程。
早期采用的锚杆支护强度刚度低,支护原理上仍属于被动支护。
1996 1997年我国引进了澳大利亚锚杆支护技术,高强度锚杆支护技术得到广泛认可。
2005年以来,为解决深部高地应力、受强烈采动影响、沿空留巷等复杂困难巷道支护难题,又开发出高预应力、强力锚杆与锚索支护技术,真正实现了锚杆的主动、及时支护,大幅度减少了巷道围岩变形与破坏,支护状况发生了本质改变。