破碎顶板巷道支护技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
支护应具有较 强 的 可 缩 性，以 适 应 巷 道 围 岩 的 大 变形特征，如锚固结构支护，以防止支护力与围岩压力 达到平衡之前支护系统就发生破坏、失稳。 3． 3 大工作阻力原则
松动变形特征 分 析 结 果 表 明，松 动 变 形 具 有 一 定 的可控制性。因此，在适应围岩大变形特征的同时，支 护应具有较高 的 支 护 阻 力，以 使 围 岩 的 大 变 形 特 征 得 到一定程度的制约，如高强锚杆 （ 索） 等，从而在防止 围岩发生垮塌、冒落等失稳现象的同时，对巷道的变形 性失稳（ 因断面收缩率太大从而使有效面积太小而影 响正常使用） 也起到一定的控制作用。 3． 4 整体加固
1 煤层赋存特征
由钻孔资料和 21701 运输巷揭露可知，15 号煤层 本区赋存稳定，结构简单，层理、节理较发育，由北向南 逐渐变薄，厚度为 1． 43 ～ 2． 57m，平均 2． 05m。煤层由 北向南会出现厚为 0． 14m 的夹石，倾角为 0 ～ 1°，直接 顶为炭质泥岩，节理裂隙发育、性松软，易破碎，平均厚 度为 2． 55m； 炭质泥岩之上近 1m 的范围为 2 层煤线和 粉砂岩互层，再上为厚 9． 14m 的灰白色粉细砂岩互层， 坚硬、性脆，煤层底板为褐色粉砂岩。如图 1。
3 松软破碎围岩巷道支护原则
1 台备用） 。 5 结语
证了施工安全，而且能够及时排出工作面涌水，是一种 安全而且高效的方法，有很好的应用推广前景。
沿空留巷技术自 20 世纪 50 年代在我国开始使用 以来，一直是 我 国 煤 炭 开 采 的 重 要 技 术 发 展 方 向［2］。 到目前为止，我国 在 沿 空 留 巷 理 论 与 技 术 研 究 方 面 做 了大量的工 作，沿 空 留 巷 技 术 已 经 比 较 完 善 。 将 沿 空 留巷的方法与临 时 水 仓 的 设 计 应 用 结 合 起 来 ，不 仅 保
采取适当的加 固 措 施 以 提 高 围 岩 强 度 ，既 可 增 加 破碎围岩稳定 状 态 的 安 全 性 及 可 持 续 时 间，还 可 扩 大 松动性稳定状 态 支 护 方 式 的 使 用 范 围，即 通 过 提 高 破 碎围岩的强度，使 松 动 性 稳 定 状 态 支 护 方 式 适 用 于 原 本不具备条件的巷道围岩控制。如锚网、锚网和 W 钢 带（ 钢筋梁） 、注浆、喷射混凝土相结合的方式，使锚固 结构组成一个 整 体 承 载 结 构，提 高 锚 固 结 构 的 整 体 效 果。即通过金属网、W 钢带等构件使破碎顶板形成具 有一定承载能 力 的 整 体 锚 固 体，从 而 利 用 锚 固 体 的 抗 压和抗剪切能力控制围岩的变形。
永定庄矿为大同矿区首个开采侏罗系 15 号煤层 的矿井，该煤层在大同矿区为不稳定煤层，煤层直接顶 板为厚 2． 3 ～ 3． 5m 松软破碎的炭质泥岩，其层理、节理 裂隙极其发育，固结性差，煤层赋存区域内断层较为发 育，巷道顶板 易 随 掘 随 冒。 支 护 困 难，围 岩 变 形 量 大、 破坏严重、维护费用高等问题。
支护的初期刚 度 不 足，即 支 架 与 围 岩 形 成 平 衡 之 前 围 岩就已经发生 了 过 大 变 形，超 出 了 形 成 稳 定 状 态 所 允 许的最大变 形 量，从 而 发 生 破 坏 失 稳。 这 主 要 是 由 于 支护开始发挥作用时，围岩往往已经产生了较大变形， 而这种变形是在没有任何限制的自由状态下产生的， 在此变形过程中，围岩极易发生变形不均、危石掉落等 现象。因此，支护要及时，应使支护具有一定的初期预 应力，使围岩变形及早受到一定控制。 3． 2 可缩性支护原则
锚杆形式和规格： 杆体为高强左旋螺纹钢筋，规格 为 Φ20 × 2200mm，杆尾螺纹 M22，配以金属拱形高强 度托板，带万象球，规格为 100 × 100 × 10mm。锚固方 式： 树脂加 长 锚 固，锚 固 长 度 为 1310mm，树 脂 药 卷 2 支，一支为 K2335 型（ 孔底） ，另一支为 Z2360。采用 W
2012 年第 4 期
37
破碎顶板巷道支护技术
贺海峰
( 大同煤矿集团公司云冈矿，山西 大同 037003)
摘 要 为了解决大同侏罗纪 15 号煤层松软破碎顶板巷道支护技术难题，对煤层及顶底板岩层进行了物理力学性质测试，在此基础上分析了 巷道顶板类型，针对煤层顶板实际情况，阐明了破碎顶板巷道支护原则，通过理论分析确定了煤层巷道围岩锚固支护方案。 关键词 破碎顶板 锚固支护 围岩控制 研究 中图分类号 TD327． 2 + 2 文献标识码 A
* 收稿日期： 2012 － 04 － 09 作者简介： 贺海峰（ 1969 － ） ，男，山西应县人，工程师，毕业于山东
理工大学采矿工程专业，大同煤矿集团公司云冈矿从事专业技术工 作。
源自文库
图 1 15 号煤层综合柱状图 2． 2 岩体完整程度
对永定庄矿 15 号煤层巷道围岩的岩体体积节理 数 Jv 的统计结果表明，永定庄煤矿 15 号煤层回采巷道 围岩岩体的完整性指数 Kv 在 0． 20 ～ 0． 51 间，巷道围 岩属于“较破碎”型，顶板属于“破碎”型顶板。
参考文献：
［1］国家煤矿安全监察局． 煤矿防治水规定释义． 徐州： 中国矿业大 学出版社，2009，12． ［2］华心祝． 我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议． 煤炭科学 技术，2006，12，34（ 12） ，78 ～ 81
38
2012 年第 4 期
3． 1 及时支护原则 大同侏罗纪松软破碎顶板产生失稳的本质原因是
4 巷道锚固支护设计
根据永定庄煤矿井下实际情况和松软破碎围岩的 锚固支护理论研究成果进行了 15 号煤层全煤巷道松 软破碎顶板锚固支护设计，8916 综采工作面的 5916 巷道断面形状为矩形，断面尺寸 3． 80m × 2． 60m，掘进 面积 9． 88m2 ，巷道支护方案为“预应力锚杆 + 金属网 + W 钢带 + 锚索补强”整体锚固支护方式。 4． 1 顶板支护
2 巷道顶板类型分析
2． 1 岩石坚硬程度 由实验获得巷道顶板炭质泥岩的单轴抗压强度为
26． 3MPa，巷道两帮煤体的单轴抗压强度为 19． 8MPa， 巷道底板粉砂岩的单轴抗压强度为 64． 8MPa。永定庄 矿 15 号煤层巷道的顶板（ 炭质泥岩） 及煤帮属于较软 岩石类型，底板（ 粉砂岩） 则属于较硬岩石类型。
松动变形特征 分 析 结 果 表 明，松 动 变 形 具 有 一 定 的可控制性。因此，在适应围岩大变形特征的同时，支 护应具有较高 的 支 护 阻 力，以 使 围 岩 的 大 变 形 特 征 得 到一定程度的制约，如高强锚杆 （ 索） 等，从而在防止 围岩发生垮塌、冒落等失稳现象的同时，对巷道的变形 性失稳（ 因断面收缩率太大从而使有效面积太小而影 响正常使用） 也起到一定的控制作用。 3． 4 整体加固
1 煤层赋存特征
由钻孔资料和 21701 运输巷揭露可知，15 号煤层 本区赋存稳定，结构简单，层理、节理较发育，由北向南 逐渐变薄，厚度为 1． 43 ～ 2． 57m，平均 2． 05m。煤层由 北向南会出现厚为 0． 14m 的夹石，倾角为 0 ～ 1°，直接 顶为炭质泥岩，节理裂隙发育、性松软，易破碎，平均厚 度为 2． 55m； 炭质泥岩之上近 1m 的范围为 2 层煤线和 粉砂岩互层，再上为厚 9． 14m 的灰白色粉细砂岩互层， 坚硬、性脆，煤层底板为褐色粉砂岩。如图 1。
3 松软破碎围岩巷道支护原则
1 台备用） 。 5 结语
证了施工安全，而且能够及时排出工作面涌水，是一种 安全而且高效的方法，有很好的应用推广前景。
沿空留巷技术自 20 世纪 50 年代在我国开始使用 以来，一直是 我 国 煤 炭 开 采 的 重 要 技 术 发 展 方 向［2］。 到目前为止，我国 在 沿 空 留 巷 理 论 与 技 术 研 究 方 面 做 了大量的工 作，沿 空 留 巷 技 术 已 经 比 较 完 善 。 将 沿 空 留巷的方法与临 时 水 仓 的 设 计 应 用 结 合 起 来 ，不 仅 保
采取适当的加 固 措 施 以 提 高 围 岩 强 度 ，既 可 增 加 破碎围岩稳定 状 态 的 安 全 性 及 可 持 续 时 间，还 可 扩 大 松动性稳定状 态 支 护 方 式 的 使 用 范 围，即 通 过 提 高 破 碎围岩的强度，使 松 动 性 稳 定 状 态 支 护 方 式 适 用 于 原 本不具备条件的巷道围岩控制。如锚网、锚网和 W 钢 带（ 钢筋梁） 、注浆、喷射混凝土相结合的方式，使锚固 结构组成一个 整 体 承 载 结 构，提 高 锚 固 结 构 的 整 体 效 果。即通过金属网、W 钢带等构件使破碎顶板形成具 有一定承载能 力 的 整 体 锚 固 体，从 而 利 用 锚 固 体 的 抗 压和抗剪切能力控制围岩的变形。
永定庄矿为大同矿区首个开采侏罗系 15 号煤层 的矿井，该煤层在大同矿区为不稳定煤层，煤层直接顶 板为厚 2． 3 ～ 3． 5m 松软破碎的炭质泥岩，其层理、节理 裂隙极其发育，固结性差，煤层赋存区域内断层较为发 育，巷道顶板 易 随 掘 随 冒。 支 护 困 难，围 岩 变 形 量 大、 破坏严重、维护费用高等问题。
支护的初期刚 度 不 足，即 支 架 与 围 岩 形 成 平 衡 之 前 围 岩就已经发生 了 过 大 变 形，超 出 了 形 成 稳 定 状 态 所 允 许的最大变 形 量，从 而 发 生 破 坏 失 稳。 这 主 要 是 由 于 支护开始发挥作用时，围岩往往已经产生了较大变形， 而这种变形是在没有任何限制的自由状态下产生的， 在此变形过程中，围岩极易发生变形不均、危石掉落等 现象。因此，支护要及时，应使支护具有一定的初期预 应力，使围岩变形及早受到一定控制。 3． 2 可缩性支护原则
锚杆形式和规格： 杆体为高强左旋螺纹钢筋，规格 为 Φ20 × 2200mm，杆尾螺纹 M22，配以金属拱形高强 度托板，带万象球，规格为 100 × 100 × 10mm。锚固方 式： 树脂加 长 锚 固，锚 固 长 度 为 1310mm，树 脂 药 卷 2 支，一支为 K2335 型（ 孔底） ，另一支为 Z2360。采用 W
2012 年第 4 期
37
破碎顶板巷道支护技术
贺海峰
( 大同煤矿集团公司云冈矿，山西 大同 037003)
摘 要 为了解决大同侏罗纪 15 号煤层松软破碎顶板巷道支护技术难题，对煤层及顶底板岩层进行了物理力学性质测试，在此基础上分析了 巷道顶板类型，针对煤层顶板实际情况，阐明了破碎顶板巷道支护原则，通过理论分析确定了煤层巷道围岩锚固支护方案。 关键词 破碎顶板 锚固支护 围岩控制 研究 中图分类号 TD327． 2 + 2 文献标识码 A
* 收稿日期： 2012 － 04 － 09 作者简介： 贺海峰（ 1969 － ） ，男，山西应县人，工程师，毕业于山东
理工大学采矿工程专业，大同煤矿集团公司云冈矿从事专业技术工 作。
源自文库
图 1 15 号煤层综合柱状图 2． 2 岩体完整程度
对永定庄矿 15 号煤层巷道围岩的岩体体积节理 数 Jv 的统计结果表明，永定庄煤矿 15 号煤层回采巷道 围岩岩体的完整性指数 Kv 在 0． 20 ～ 0． 51 间，巷道围 岩属于“较破碎”型，顶板属于“破碎”型顶板。
参考文献：
［1］国家煤矿安全监察局． 煤矿防治水规定释义． 徐州： 中国矿业大 学出版社，2009，12． ［2］华心祝． 我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议． 煤炭科学 技术，2006，12，34（ 12） ，78 ～ 81
38
2012 年第 4 期
3． 1 及时支护原则 大同侏罗纪松软破碎顶板产生失稳的本质原因是
4 巷道锚固支护设计
根据永定庄煤矿井下实际情况和松软破碎围岩的 锚固支护理论研究成果进行了 15 号煤层全煤巷道松 软破碎顶板锚固支护设计，8916 综采工作面的 5916 巷道断面形状为矩形，断面尺寸 3． 80m × 2． 60m，掘进 面积 9． 88m2 ，巷道支护方案为“预应力锚杆 + 金属网 + W 钢带 + 锚索补强”整体锚固支护方式。 4． 1 顶板支护
2 巷道顶板类型分析
2． 1 岩石坚硬程度 由实验获得巷道顶板炭质泥岩的单轴抗压强度为
26． 3MPa，巷道两帮煤体的单轴抗压强度为 19． 8MPa， 巷道底板粉砂岩的单轴抗压强度为 64． 8MPa。永定庄 矿 15 号煤层巷道的顶板（ 炭质泥岩） 及煤帮属于较软 岩石类型，底板（ 粉砂岩） 则属于较硬岩石类型。