康红普：煤矿巷道现代化支护技术 (1)
煤炭科学研究总院2017年攻读硕士学位研究生招生专业研究
1
重庆研究院
④803 工程力学
沈阳研究院
④806 采矿学
煤科院装备分院（北京） ④817 矿井通风与安全
沈阳研究院
④806 采矿学
沈阳研究院
④819 无机、有机化学
沈阳研究院
④843 岩土力学
煤科院安全分院（北京） ④803 工程力学
煤科院安全分院（北京） ④803 工程力学
煤科院装备分院（北京） ④818 安全系统工程 ①101 思想政治理论 ②201 英语一 ③301 数学一
④803 工程力学 或 804 机械设计
6. 煤矿电气自动化
贾运红
太原研究院
④812 电路 或 816 控制工程基础
7. 矿山机械设计
8. 数字化设计与制造 王虹 张良 李首滨 韦文术
9. 机械传动的承载能力及可
智能控制技术研究分院注 ④815 机械原理 或 816 控制工程基
（北京）
础
靠性研究
10. 液压支架检测技术及装备 王晓东
081902 矿物加工工程
6 陈亚飞 梁大明 王乃继 周建明 何国锋 李文博 朱晓苏 陈亚飞
4
建井研究院（北京）
④804 机械设计
建井研究院（北京）
④809 土力学
建井研究院（北京）
④813 数字电路
建井研究院（北京、南京） ④809 土力学
①101 思想政治理论
②201 英语一
③302 数学二
煤科院煤化工分院（北京） ④807 化工原理 煤科院煤化工分院（北京） ④807 化工原理 煤科院煤化工分院（北京） ④807 化工原理 煤科院煤化工分院（北京） ④807 化工原理 煤科院检测分院（北京） ④807 化工原理
采矿工程巷道掘进和支护技术的应用_1
采矿工程巷道掘进和支护技术的应用发布时间：2022-11-16T02:27:26.330Z 来源：《中国科技信息》2022年第7月14期作者：侯保柱[导读] 在进行采矿操作过程中侯保柱61212919740918****摘要：在进行采矿操作过程中，会通过对巷道开展进行整体规划挖掘的方式，根据相关施工规划对周围岩石以及巷道进行粉碎操作的，形成巷道室内空间，并通过在空间内相应支撑点进行维护的方法，保证巷道的牢固性以及通畅性，为相应采集、运送工作开展提供安全、顺畅的环境。
由于巷道的掘进施工和支护技术应用合理性，会对巷道的施工安全以及质量产生直接影响，所以对两者具体操作方式与质量管控要点展开研究显得极为必要。
关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术；应用1采矿工程巷道掘进与支护概述采矿时，需先对掘进与支护技术进行比对，采用专业的机械设备，建立科学的工程体系，以确保采矿工作的顺利进行。
在巷道掘进工作结束后，需立即进行支护，在维护煤矿巷道周边地质稳定性的同时，也可保障巷道整体结构的稳固。
在实际工作中，存在较多的影响因素，主要包括巷道围岩强度因素、地质环境因素以及地应力因素。
其中，围岩强度会影响巷道结构的稳定，需提前对围岩进行勘测确定强度，应用锚杆技术可提高围岩强度，加固巷道支撑效果。
地质应力荷载能力也是勘测的重点，荷载关系着顶板的位移，而地质应力的增强与荷载能力的提升，可减少顶板位移。
采矿工程的地质环境复杂多变，会遇到软岩、硬岩、断层或褶皱等不同问题，若盲目掘进则会增加生产风险。
为此，必须对地表与地下地质情况进行勘察，采用差异性的掘进方案。
此外，地应力也会对矿区开采造成影响，地应力增大，则岩体位移增加，从而引发支护设备变形。
2采矿工程巷道掘进和支护的重要性在进行金属矿开采时确保巷道的安全性、保证施工的顺利进行，掘进和支护是必不可少的。
在巷道掘进过程中为了保证岩石能够顺利稳定运输，必然要加强巷道空间保护，确保相关工作人员的安全性，这就需要有效的支护技术应用。
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
煤矿宣传片解说词
附件：羽化成蝶山西天地王坡煤业有限公司煤炭工业新型化纪实巍巍太行，莽莽苍苍；滔滔沁河，碧波翻浪。
位于山西省东南部的晋城市，因为这山而拥有了无数鬼斧神工的造化神奇；因为这水而繁衍了众多生生不息的万物生命。
精卫填海、愚公移山、女娲补天、神农躬耕，一个个神话传说为这片土地赋予了厚重的仪蕴。
就在这块古老而神奇的土地，太行脚下，长河岸边，一座现代化的矿井经历了羽化成蝶的过程，正在蓬勃兴起，续写着与时俱进的新篇章。
让我们把深情的目光投向这片神奇的热土，去触摸一下她成长的历程，追寻她那负重而又轻盈的步履。
一、战略布局篇山西天地王坡煤业有限公司井田面积25.3652Km2，地质储量2.9亿吨。
项目从1987年提出到1996年批复立项，原设计规模年产60万吨；97年开工之后由于种种原因，仅三个月时间就处停工下马状态；98年恢复施工后，面对错综复杂、资金没有着落的工作局面，王坡人自加压力，反弹琵琶，背水一战，靠良好的工程形象，快速的工程进度，赢得了社会关注，也赢得了省煤炭工业厅的大力支持，王坡煤矿由重点关闭对象转变为重点扶持项目；但同时，由于资金短缺等方面因素，矿井建设调整为分期建设，初期规模为30万吨，其主要环节为扩建留有余地。
既便如此，矿井建设仍面临重重困难。
困境中，王坡人调整眼光和思路，开始在全国范围寻求合作伙伴。
2002年底，在省、市政府的倡导和推动下，煤炭科学研究总院、天地科技股份有限公司和泽州县国有资产管理处共同出资，组建“山西天地王坡煤业有限公司”，注册资金11399万元，股权比例分别为21.93%，39.48%和38.59%。
三家股东纯属国有单位，股权均衡，企业需要是决策的绝对因素。
科学合理的公司治理机制，资源、资金、技术、管理、人才、文化等要素的合理配置和优化组合，为王坡赢得了更大的生产规模、更快的发展速度、更好的经济效益，同时带来了更高的发展目标，更新的办矿理念。
2003年，王坡人绘出150万吨矿井、配套洗煤厂和铁路专用线三大工程同步建设的蓝图，明确了科技引领、和谐发展、文化管理、合作共赢的企业发展理念。
煤矿巷道掘进施工技术要点及支护技术探析
煤矿巷道掘进施工技术要点及支护技术探析摘要：经过探测表明，我国的地下煤矿资源富裕，开采的煤矿潜力巨大，目前能够满足人们对煤炭的需求，在加快煤矿巷道掘进机械化、自动化水平的基础上，伴随采掘一体化进程的平衡和发展，煤矿巷道的地下掘进纵深面不断推进、煤矿开采作业面也不断开阔。
为了加快煤矿巷道掘进的速度，提升掘进效率，本文介绍了煤矿巷道的掘进技术，分析当前煤矿巷道掘进的现状，并对影响因素进行优化，以达到快速高效地掘进效率进行探讨。
关键词：煤矿；巷道；掘进技术；支护技术1影响煤矿巷道掘进技术的因素1.1施工组织管理因素。
煤矿企业中的施工组织管理是影响岩石巷道掘进的“软因素”，要有组织、按秩序地进行施工科学管理，注意把握煤炭产出量与掘进开采量之间的配比关系，杜绝盲目掘进，必须在施工中加强掘进技术协调配套，用科学的、系统的组织管理理念来进行掘进作业面的具体施工。
1.2地质构造环境。
煤矿巷道掘进在地下作业，因而，地层的构造分布就成为了其主要影响因素，地质中的岩石硬度、褶曲构造、围岩节理等特殊构造都对掘进技术选择至关重要。
例如，岩石的硬度太硬，对掘进和支护有不同的相反影响，一方面会给巷道掘进造成大量的推进难度，使掘进工程进度缓慢；另一方面，由于岩石坚硬，给支护作业创造了很好的顶板条件，在掘进作业前只需临时支护，再在掘进作业之后布以永久支护，就可以完成掘进与支护相配套，使掘进与支护并行作业。
另外，岩石中的不同节理构造，使煤层厚度骤然发生改变的情况下，也会造成瓦斯浓度骤然加大的可能性，这些不同的地质变化，都会增加煤矿巷道掘进的安全威胁，影响煤矿巷道的掘进技术的合理选用。
1.3运输及装备技术制约。
在煤矿开采的发展进程中，涌现了一些新的技术，研制出了相应的配套装备，但是，掘进设备及零件的核心构造技术还比较匮乏，设备整体性能差，自动化、科学化水平不高，在煤矿巷道机械推进时，较高的故障率给掘进造成了障碍。
另外，全断面的掘进机，迁移时需要拆卸零部件，这使得全断面掘进机的拆卸和安装、运输成为考虑的重点技术之一。
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术李书锋（神东煤炭集团补连塔煤矿，内蒙古鄂尔多斯017209）摘要：随着工业的发展，煤矿开采行业开始发展起来。
近些年来，虽然新型能源在市场上的出现对煤矿产业带来一定的影响，但是煤矿开采行业还是一顶重要的能源开采组成部分。
煤矿开采是一种高危行业，其安全生产问题一直是大众关注的重点。
在煤矿开采的过程中，随着工程的推进，井下巷道的掘进重心也会随之变化，这时候就需要借助巷道掘进顶板支护技术来加固井下巷道。
本文主要从煤矿井下巷道掘进遇到的问题，进一步提升技术。
关键词：煤矿行业；井下巷道掘进；顶板支护技术；改进中图分类号：F406.3;TD353文献编制码：B文章编号：1008-0155（2019）16-0011-02过去关于煤矿行业的安全事故遭到不少媒体的曝光，的确，煤矿开采环境复杂多变，其安全开釆一直是令人头疼的事情。
随着近些年来技术的发展，越来越多的先进技术被应用在煤矿行业中。
其中，煤矿井下巷道掘进顶板支护技术就是重要应用技术之一。
顶板支护技术的形式并没有局限于一种，当前主要有三种形式，包含预留煤柱支护技术、矿用支护型钢方式、可缩性支架支护方式。
每种方式的特点不同，同时，技术的运用也会受到条件的制约。
1煤矿井下巷道掘进顶板支护技术分析1.1预留煤柱支护方式预留煤柱支护方式作为一种传统的支护方式，优势与劣势同在，优势明显的同时劣势也是有所凸显。
这种方式的优势在于操作较为简单，相关工作人员可以在短时间内尽快上手。
技术使用后带来的排水能力与通风能力显著上升，一般应用在巷道区段以及下区段中。
此外，该项技术的劣势是应用成本较高，对于中小型的企业来说是一项不小的负担。
期间，如果发生意外导致顶板支护的煤柱出现损坏，那么相应的危险也会伴随而来，危险指数直线上升。
1.2矿用支护型钢方式矿用支护型钢方式的一个重点在于型钢这种钢材。
型钢的种类多样，目前市场上型钢种类按照型钢截面的形状进行分类，主要有三种，包含椭圆形型钢、圆形型钢和半圆拱形型钢。
煤岩体地质力学原位测试技术及在巷道支护中的应用康红普
岩体原位压剪试验
岩层
应力计
采集仪
钻机
地应力测量-应力解除法
测试方法 仪器创新
提出有效测试方法，开发配套仪器；
井下测试 发现规律
井下测试，地质力学参数分布规律研究；
三体结合 力学模型
原岩、采动与支护体结合, 建立力学模型；
围岩控制 理论技术
提出围岩控制理论，开发配套控制技术；
井下应用 解决难题
井下应用，解决围岩控制难题。
岩层
探针 探头
压力表
探针位移计
手动泵
压力－位移 同步采集仪
安
升
装
降
杆
器
煤岩体强度测定装置
2、地质力学测试仪器
KDBC-56型数字全景 钻孔窥视仪。采用数 字全景技术，解决了 钻孔结构参数定量测 量的难题。裂缝分辨 率0.1 mm，可提供 平面展开图及虚拟钻 孔岩芯图。
数
岩层
字
摄像头
全
景
钻
孔
光电编码器
2、基于地质力学测试的巷道支护设计
掘进工作面附近应力分布
0°
30°
60°
最大主应力
90°
2、基于地质力学测试的巷道支护设计
主应力/MPa
25
20
15
szz
10
sxx
5
syy
0 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 --15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2、煤矿井下地应力分布规律
k 105.9 0.644 H
平均水平应力与垂直应力比值随埋深变化
k-平均水平主应力与垂
直主应力比值
H-埋藏深度，m
煤矿巷道支护技术ppt课件
法国煤巷锚杆支护的发展也很迅速，到1986年其比重己达50%。
俄罗斯锚杆支护的发展也引人瞩目。他们研制了多种类型的锚杆， 在俄罗斯第一大矿区——库兹巴斯矿区锚杆支护巷道所占比重己达50%。
9
二、 锚杆支护历史
锚杆支护发展最快的是英国。在1987年以前，英国煤矿巷 道支护90%以上采用金属支架，而且主要是矿用工字钢拱型刚性 支架。由于回采工作面单产低、效率低、巷道支护成本高，因而 亏损严重。为了摆脱煤炭行业的这种困境，在巷道支护方面积极 发展锚杆支护，到1987年，英国从澳大利亚引进了成套的锚杆支 护技术，从而扭转了过去的被动局面，煤巷锚杆支护得到迅速发 展，
煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护 锚杆（喷）支护、锚索支护及混合支护的漫长过程。
5
一.巷道支护历史 概述
新中国成立以来,我国的巷道支护改革工作一直没有 停止过。初期,因钢材匮乏，煤矿产量低等因素，巷道支 护以木支护为主;随着煤矿规模发展，为节省坑木,减少木 材消耗，上世纪 50年代和60年代推广了混凝土棚式支护; 上世纪70年代和80年代,随着光爆锚喷技术的成熟、矿用 型钢的研制成功,在岩巷广泛推广光爆锚喷支护以替代砌 碹支护,在采准巷道推广矿用工字钢和U型钢支护替代混凝 土支护。
• 上世纪90年代末期，兖矿、新汶、淮南等 矿务局随着开采深度的增加,认为U型钢可缩支 架是终极解决软岩支护和深部地应力的办法, 但随后被各类锚索混合支护所取代 。
• 上世纪 90年代,对顶板较为完整的采准巷道 开始使用锚梁网支护。
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二、 锚杆支护历史
煤矿巷道支护技术张农ppt课件
瓦斯治理巷道工程大，施工难度大。
被卸压层
卸压范围
首采卸压层 被卸压层 被卸压层
被卸压层
上向瓦斯抽采工程 开采关键保护层
50倍 采高
50倍 采高
抽采钻孔施工难度大
下向瓦斯抽采工程
增压区
裂隙发育 卸压区
裂隙发育 卸压区
增压区
50m
50m
治理瓦斯的岩巷工程量大
16
2、煤炭开采面临的技术挑战
2.3 下延速度加快，安全开采难度持续增加
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2、煤炭开采面临的技术挑战
2.1 资源动用量大，采出率低
美国、澳大利亚、德国、加拿大等发达国家，资源回收率能 达到80％左右，他们每采1吨煤只消耗1.2吨~1.3吨资源。
平均而言，中国的煤炭回采率只有30％， 不到国际先进水平的一半，每采1吨煤 消耗3.0~4.0吨资源。
据《2007中国能源发展报告》 蓝皮书， 中国在1980~2000年的20年间，浪费煤 炭资源280亿吨。 我国煤炭资源因开采不充分造成的不合 理损失量比重很大，绝对量很高。
31
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1.2 国内外煤巷锚杆支护应用概况
美国
锚杆支护是巷道顶板支护唯一方式，1977年修订“ 煤矿健康与安全法案”更将其定为巷道顶板永久支护方式 。 由于效果好、操作简单，以至于美国在过去30年中 ，在锚杆作用机理以及根据特定条件设计不同支护系统方 面并没有做太多的研究（彭赐灯）。
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1.2 国内外煤巷锚杆支护应用概况
煤与瓦斯 共采模式
无煤柱连续 开采模式
瓦斯资源化开采 资源节约化开采
充填 开采模式
地下气化 开采模式
环境保护化开采
新的可能
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井工开采中，安全高效开采依赖于井下可 靠的巷道支护系统。
煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用_1
煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用发布时间：2023-04-06T07:14:43.044Z 来源：《科技信息》2022年第2期作者：常静[导读] 随着挖掘工作的不断深入，矿底周围的巷道围岩和周围的环境会变得十分的复杂。
为了保证采矿的安全性，施工时都会对矿底的煤壁和顶板通过使用支护技术进行加固。
加固的合理性会直接影响到施工的安全性，一旦在掘进的过程当中支护不到位将会造成大面积的坍塌事故，不仅为施工单位造成了严重的经济损失，还影响到施工人员的生命安全，本文主要是对巷道掘进和支护技术的应用进行论述。
榆林市能源安全稽查支队常静摘要：近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，煤炭采矿工程建设也越来越多。
随着挖掘工作的不断深入，矿底周围的巷道围岩和周围的环境会变得十分的复杂。
为了保证采矿的安全性，施工时都会对矿底的煤壁和顶板通过使用支护技术进行加固。
加固的合理性会直接影响到施工的安全性，一旦在掘进的过程当中支护不到位将会造成大面积的坍塌事故，不仅为施工单位造成了严重的经济损失，还影响到施工人员的生命安全，本文主要是对巷道掘进和支护技术的应用进行论述。
关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术引言发掘工程施工是指在煤炭采矿工程专业工程施工过程中，对巷道开展有整体规划的发掘工程施工进行实际操作，根据一定的工程施工方式与对策对煤巷与周围岩石开展粉碎实际操作，从而产生巷道室内空间，随后在巷道室内空间进行相对的支撑点维护工作，完成牢固通畅的巷道，为煤炭的采掘运送完成通畅的安全通道。
重视巷道掘进和支护技术的技术关键点，创建有效的检验体系，健全工程项目安全规范，在实际的工程施工阶段中留意关键点的掌握，最后务求完成我国的开采领域在新的时期安全性、稳定、高质量发展。
1采矿工程巷道掘进的技术应用 1.1巷道掘进方式在采矿工程中展开巷道掘进工作时需要明确，面对不同的岩层硬度应当采取不同的掘进技术，并随之设置合理的施工工序，保证整个采矿工程巷道掘进工序的稳定顺利。
煤矿巷道锚杆支护应用实例分析
万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据第２９卷第４期康红普，等．煤矿巷道锚杆支护应用实例分析・６５５・进工作面２１ｍ以后，锚索受力基本保持稳定。
整个掘进期间巷道变形量小，围岩保持了较好的完整性，锚杆与锚索受力变化不大。
软岩回采巷道井下支护状况如图４所示。
图４软岩回采巷道井下支护状况Ｆｉｇ，４Ｒｏｃｋｂｏｌｔｉｎｇｓｔａｔｅｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｅｎｔｒｙｉｎｓｏｆｔｒｏｃｋ在采煤工作面回采期间，对巷道表面位移测站进行了重新设定，对锚索受力进行了详细观测。
巷道在距采煤工作面４０～５０ｍ范围内开始受到明显的采动影响，位移量明显增加，特别是３０ｍ以后影响强烈。
在距采煤工作面３ｍ的位置，两帮移近量达到２５６ｒａｍ；顶板下沉量达到１１０ｍｍ。
锚索在距回采工作面１００ｍ处开始缓慢增长，在距工作面５６ｍ增长速度明显增加，并逐步达到最大值。
到与采煤工作面平行位置，锚索受力均达到２００ｋＮ以上。
总体来看，巷道围岩完整、稳定，总变形量不大，完全能够满足安全生产的需要。
４．４强烈动压影响巷道支护技术潞安漳村矿由于生产需要，出现一种掘进与采煤工作面对穿的强烈动压影响巷道。
目前一般的巷道支护方式无法满足这种对穿巷道支护的要求。
为此，开展了对穿巷道全断面高预应力强力锚索支护试验［２８１。
（１）试验巷道地质与生产条件试验巷道为２２０３工作面瓦排巷，与正在回采的２２０２工作面之间的距离为２３ｍ，而且中间还要掘进～条回风巷。
瓦排巷埋深３２５～３９６ｍ。
煤层单轴抗压强度为８ＭＰａ，直接顶为厚度３．６２ｍ的泥岩。
邻近的２２０２工作面正在回采，２２０３工作面的瓦排巷大部分要在２２０２工作面未回采前掘进，而且先掘进瓦排巷，后掘进回风巷，瓦排巷要经受回风巷掘进、２２０２及２２０３工作面回采影响。
（２）巷道支护设计根据理论分析与数值模拟研究成果，确定瓦排巷采用高预应力、全长预应力锚固、短强力锚索，并全断面垂直岩面布置的支护方式。
关于采矿工程巷道掘进与支护技术探讨_1
关于采矿工程巷道掘进与支护技术探讨发布时间：2023-03-08T02:02:36.918Z 来源：《福光技术》2023年3期作者：张善财[导读] 巷道为井下通风、行人以及运输等的通道，现阶段矿井普遍面临采掘接替紧张问题，提高巷道掘进效率对提升矿井煤炭综合开采效率具有显著促进意义。
福建省政和县源鑫矿业有限公司福建省南平市 353600摘要：经过多年的开发，我国浅层煤矿资源基本被开发完全，更多的煤矿资源汇聚在深层。
深层地下环境较为复杂，在煤矿地下开采工程开展过程中极易遭受各种风险因素的冲击，甚至诱发现场塌方等高危害性事故。
而通过巷道掘进、巷道支护技术的科学应用，可以事先为煤矿开采营造相对安全的环境条件，保证采矿工程安全、平稳、高效推进。
因此，探析巷道掘进、支护在采矿工程中的应用具有非常重要的意义。
关键词：采矿工程；巷道掘进与支护；技术探讨引言巷道为井下通风、行人以及运输等的通道，现阶段矿井普遍面临采掘接替紧张问题，提高巷道掘进效率对提升矿井煤炭综合开采效率具有显著促进意义。
巷道涉及破煤炭、围岩支护、运输等环节，其中支护环节存在耗时长、工作量大以及自动化程度低等问题，实现支护、掘进同步平行可明显提升巷道掘进效率。
掘锚一体机具备有掘进、支护效率高以及自动化程度高等优点，将掘锚一体机应用到井下巷道掘进中，可实现巷道快速掘进。
1.采矿工程巷道掘进与支护工程的重要性巷道掘进及支护工程是采矿工程项目中的重要组成部分，其中运用到了掘进技术、支护技术，其对采矿活动的顺利实施、安全运转有着重要的意义，利用掘进和支护技术的目的，是保证煤矿巷道生产的安全性和稳定性。
对于采矿工程来说，煤矿巷道掘进与支护技术工程发挥的作用是其他的技术手段，无法取代的掘进和支护工程，可以为煤矿活动开展开采作业，创建稳定、安全的环境，实现高效率的生产。
为了保证人民财产的安全，利用巷道掘进及支护技术进行采矿工程的施工活动，可以营造安全、稳定的施工空间，在实际的开采活动中，考虑到煤矿巷道开采工作的危险性，要在施工细节方面加强重点关注，严格的按照施工要求进行采矿活动，降低施工事故问题的发生几率。
采矿工程巷道掘进和支护技术_1
采矿工程巷道掘进和支护技术发布时间：2021-11-04T07:23:17.670Z 来源：《中国科技人才》2021年第21期作者：王超超[导读] 煤矿资源作为世界能源中的重要来源，对人类的发展和生活有着重要的意义。
陕西澄合合阳煤炭开发有限公司陕西省渭南市 715100摘要：在我国社会飞速发展阶段，大大提高了国民经济发展水平，并增加了对能源资源的需求量。
煤炭作为我国应用最为广泛的能源资源之一，对于我国社会生产生活以及经济发展有着重要的作用。
在煤矿的生产开采工作中，要按照要求做好巷道掘进与支护工作，这样既可以确保煤矿开采工作的顺利进行，而且还可以提高煤矿生产开采工作的安全性和可靠性。
通过对采矿工程巷道掘进与支护技术的应用研究，以期为煤矿的安全生产提供可靠的保障，创造出最大化的经济与社会效益。
关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术引言煤矿资源作为世界能源中的重要来源，对人类的发展和生活有着重要的意义。
为此世界各国都在不断的研究如何才能够更好地对煤矿资源进行利用。
也正因为如此，煤炭资源在众多资源当中的地位还在不断的提高，如今煤矿的需求量依然在不断的增加中，煤矿巷道掘进施工数量也逐渐增多。
为了能够更加高效的开采煤矿资源，各式各样的开采技术不断的研发出来，尤其是对于巷道掘进和巷道内的支护技术应用更是十分广泛。
1采矿工程巷道掘进与支护概述通常情况下，在煤矿采矿工程掘进与支护过程中，将会直接决定着其支护水平与质量。
当前我国煤矿煤炭开采过程中，斜眼掏槽与直眼掏槽是比较常见的两种掘进技术。
直眼掏槽与斜眼掏槽两种方式适用的开采情况不同，在实际的煤矿开采中需要根据客观条件合理进行选择。
斜眼掏槽技术在软岩夹层中得到了广泛应用，在该过程中由于受到土质制约，还需要辅助其他技术支持，从而提高应用的效果水平。
在巷道掘进过程中，相关单位要合理选择采矿工程巷道掘进与支护技术，并辅以相关采矿设备机械，以此来形成科学的采矿工程体系，确保煤矿开采巷道掘进工作进行的流畅性，使煤炭采矿工程竞争力得到有效提升。
巷道防冲支护
“三高”锚网索钢带支护方式高刚度高预应力高强度高强让压锚杆预应力锚杆高强度锚杆支护形成有效的次生承载结构，通过锚索与深部围岩相连，提高了次生承载结构的稳定性，同时调动了深部围岩的承载能力，使更大范围岩体共同承载，提高了承载能力; 再辅以大预紧力锚索支护补强，增强围岩抗压、抗剪强度，大幅度提高了围岩整体强度，有效降低了煤层巷道服务期间返修率，保证了采煤生产所需的有效断面，简化了回采动压影响期间的超前加强支护，取得了良好的安全效益与经济效益。
锚杆为Q500强预应力防冲让压锚杆,顶锚杆的规格为直径20mm、长2400mm,帮部锚杆规格为直径20mm、长2400mm。
锚杆预紧力不小于40kN。
强预应力防冲让压锚杆组装如图3所示。
º螺母为国标六角外形,受力均匀,安装工具容易配套,同样扭矩下产生的预应力大,六角螺母承受冲击载荷的能力要远高于四方螺母,并且六角螺母还拟补了在四角螺母中的薄弱点。
图3 强预应力防冲让压锚杆组装图»锚索采用直径1718mm、长6300mm的鸟巢锚索,端部鸟巢个数为3个。
锚索预紧力6~80kN。
¼锚杆排距为900mm;锚杆间距、安装角度如图1所示。
½帮、顶均采用W钢带。
顶板钢带长度3900mm,端孔距离W钢带端部250mm,孔距为850mm;帮部钢带长度2800mm,端孔距离W钢带端部200mm,孔距为800mm。
W钢带厚度为310mm,成型宽度为248mm。
¾金属网采用直径不低于5mm的冷拔钢丝焊接网。
¿锚索托盘规格为100@100@10(mm)。
锚索用槽钢梁选用14#槽钢,托盘套入槽钢内。
4 施工注意事项¹锚索长度要根据现场揭露煤层厚度及时调整,锚索深入基岩内的长度不小于1500mm。
锚索滞后支护距离不超过15m。
º确保锚杆、锚索安装要求给出的预应力,并且要加强锚杆安装质量检测。
»巷道施工过程中设立锚杆、锚索受力观测点,对巷道的顶底板和两帮变形量进行观测,观测断面和锚杆受力观测点处在同一观测排上。
矿井巷道掘进支护技术
矿井巷道掘进支护技术(一)巷道支护的基本原理巷道未开掘以前,地下岩体处于相对平衡的原岩应力状态。
巷道开掘以后,就破坏了这种原岩应力状态,打破了原有的应力平衡,应力重新分布,形成了集中应力,岩体受三向压缩转变为双向压缩。
巷道周边围岩是否破坏取决于:集中应力的大小和围岩的强度。
如果集中应力大于围岩的强度,岩体就会破坏,集中应力就会向围岩内部转移。
在转移过程中集中应力降低,围岩越向里,其承载能力越强,直到重新平衡为止。
由此可见,巷道维护须从两方面釆取措施:提高围岩强度,控制围岩应力。
要使得巷道易于维护,就是要合理选择巷道位置;减少对巷道围岩的震动与破坏;及时支护,提高巷道围岩强度,防止松动岩石脱落。
只有提高支架的初撑力和强度,及时支护,才能够发挥支护的作用。
如果不及时支护造成工作面空顶,就会发生冒顶、片帮、掉矸而造成人员伤亡。
掘进工作面严禁空顶作业(二)巷道支护的类型1.支撑式支架支撑式支架是直接支撑岩体的支护方式。
这种支护方式分为棚式支架和石材整体式支架棚式支架一般分木支架（现在已经淘汰）、金属支架和钢筋混凝土支架。
木支架由一梁两柱,以及背板、木楔等组成,常用来支护梯形断面的巷道。
顶梁是木支架支撑顶板压力的受弯构件,棚腿是顶梁的支点,并承受侧压,棚腿与底板的夹角一般为80°,并应插到坚实底板岩石上。
顶梁和棚腿的连接,常用“亲口接”,接头要求结合紧密,安设时应用四个楔子把梁腿接口处与顶帮围岩之间楔紧,以便能承受此处较大的挤压力和保持整个支架的稳定。
棚子与巷道周边之间插入板皮或坑木背实。
由于木棚子易腐朽和损坏,使用年限短,不利于防火、阻水、防止围岩风化,有条件时应减少木支架的使用。
金属支架是用旧钢轨、工字钢或槽钢代替木材,制成梁和柱支设的棚子。
钢腿可由两节组成,有一定的可缩量。
拱形金属支架用特型钢由几段组合成拱形支架,接点处可以移动,可在动压较大的巷道中使用。
钢筋混凝土支架是在地面用钢筋混凝土预制成标准尺寸的梁和柱运入井下组成的棚式支架。
浅谈煤矿掘进巷道的顶板支护技术_1
浅谈煤矿掘进巷道的顶板支护技术发布时间：2021-06-23T05:56:25.216Z 来源：《防护工程》2021年6期作者：牟春雷[导读] 在新技术发展支持下，深入分析和研究煤矿井下巷道掘进顶板支护技术具有重要作用，可以提升采煤作业效率，维护采煤工作的质量与安全。
因此煤矿技术人员应当学习专业的掘进顶板支护知识，积极学习和借鉴先进的技术经验，以此优化和创新井下巷道掘进顶板支护技术，从根本上促进我国煤矿事业的可持续发展。
牟春雷唐山开滦建设（集团）有限责任公司矿建工程处河北唐山 063000摘要：在新技术发展支持下，深入分析和研究煤矿井下巷道掘进顶板支护技术具有重要作用，可以提升采煤作业效率，维护采煤工作的质量与安全。
因此煤矿技术人员应当学习专业的掘进顶板支护知识，积极学习和借鉴先进的技术经验，以此优化和创新井下巷道掘进顶板支护技术，从根本上促进我国煤矿事业的可持续发展。
关键词：煤矿井下；巷道掘进；顶板支护；技术分析引言煤矿巷道快速掘进施工工艺和支护技术是煤矿开拓的重要步骤，对煤矿的顺利开拓掘进有非常重要的作用。
煤矿快速掘进和顶板支护技术对煤矿专业性要求很高，这两项复杂的工作技术对施工人员的生命和煤矿开拓有着最基本的影响，必须在思想上高度重视，为提高煤矿巷快速道掘进施工的工作速度，确保安全性和可靠性，一定把地质构造条件和施工工艺方法结合起来，严格控制速度和位置，采用先进高科技的掘进设备。
1煤矿井下掘进巷道支护技术与巷道围岩控制理论合理的支护技术对当前煤矿井下掘进巷道工程具有重要贡献，工作人员在进行煤矿井下施工时，必须关注各项支护作用的有效发挥，确保井下作业的安全性和规范性，提高煤矿工程的生产质量和生产效率。
支护技术的选择必须依赖于井下的各项作业环境，在选择恰当的支护技术之前，相应负责人员必须了解当前巷道围岩控制的各项内容。
理论分析是技术应用的重要指导，当前的巷道围岩控制理论主要包含几个方面：第一，冒落拱理论。
康红普：煤矿巷道现代化支护技术
侧压系数 1.5-2.5 1.0-2.0 0.5-1.5
二、巷道围岩地质力学测试技术
估算地应力的公式
k 117 0.622 H
平均水平应力与垂直应力比值随埋深变化
潞安常村矿煤层上山锚杆支护
新汶协庄矿顺槽锚杆支护
一、前言
金属支架：工字钢、U型钢支架，钢管混凝土支架等。
(a) 梯形
(b) 拱形
(c) 马蹄形
(d) 环形
金属支架类型
新汶华丰矿大巷金属支架支护
一、前言
注浆加固：水泥─水玻璃；高分子材料，复合注浆材料。
浆液 锚杆 封孔器
出浆口 破碎岩体
锚杆与注浆加固示意图
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
小孔径水压致裂地应力测量原理
小孔径水压致裂地应力测量装置
二、巷道围岩地质力学测试技术
开发出配套测试仪器-煤岩体强度测试
钻孔触探法； WQCZ-56型小孔径煤岩体强度测定装置。
岩层
探针
探头
压力表
探针位移计
手动泵
安 装 杆 压力－位移同步 采集仪
采动体支 护体关系
巷道支护与围岩相互作用关系，支护理论；
围岩控制 方法参数
提出合理的围岩控制方法与参数；
井下应用 信息反馈
井下施工，矿压监测，信息反馈与评价。
二、巷道围岩地质力学测试技术
地质力学测试的重要性
煤岩体地质力学参数：应力（ 原岩应力与采动应力），煤岩 体强度，结构。
地质力学参数是巷道布置与支 护设计的必要基础。
升降 器
煤岩体强度测定原理
煤岩体强度测定装置
煤巷锚杆支护成套技术在潞安矿区的应用
#$ 支护效果与技术经济效益分析
#" !$ 示范巷道支护效果 " " 在潞安矿区进行的 )% 余条示范巷道中，为考 察巷道锚杆支护的效果，在每条巷道中均安设了矿 压综合观测站。示范巷道分为沿煤层底板掘进巷道 和沿煤层顶板掘进巷道 ! 类。从矿压观测资料分 析，沿顶板掘进的煤层巷道顶板总离层值均不大于 !, 33，锚固范围外的离层值均小于 4 33；巷道 顶板下沉量均在 5% 33 以下，两帮移近量大多在 )%% 33 以下（ 沿空掘进的巷道两帮移近量平均在 6%% 33 左右） ；锚杆受力大部分未达到杆体屈服 载荷，屈服段所占比例均没超过 #%7 。沿底板掘 进的煤层巷道顶板总离层值均不大于 #% 33，锚固 范围外的离层值均小于 , 33；巷道顶板下沉量均 在 ,% 33 以下，两帮移近 量 也 大 多 小 于 )%% 33 （ 沿 空 掘 进 的 巷 道 两 帮 移 近 量 平 均 在 *%% 33 左 右） ；锚杆受力大部分未达到杆体屈服载荷，屈服 段所占比例均没超过 !%7 。从分析数据看出，示 范巷道锚杆支护效果比较理想，有效地保证了巷道 的安全状况和回采工作面的快速推进。 #" #$ 技术经济效益分析 " " 采用高强度锚杆加长锚固支护体系，使顶板和 锚杆形成一个有机整体，可有效控制巷道顶板早期 离层，必要时辅以锚索，将不稳定的顶板悬吊于顶 板深部稳定岩层中，从而提高巷道围岩的稳定性， 巷道从掘进至回采期间基本无需维修。与传统的工 字钢支架相比，大幅度减少了巷道掘进和回采动压 影响带来的顶板和两帮变形量，其中顶板下沉量和
第 #) 卷第 4 期" " " " " " " " " " " " "
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径向支护压力
B
E
C
D
12
3
4
OF
G 径向位移
支护支刚护度刚度与与时设间置时对间支对护支效护效果果的的影影响响
re
a[
2P C
1
] (d 1)
(1 b)Pi
re–巷道围岩破碎区半径； u–巷道周边径向位移； P–原岩应力；Pi–支护压力； a–巷道半径； G–弹性模量；C–粘聚力； b, d, f–系数。
升降 器
煤岩体强度测定原理
煤岩体强度测定装置
二、巷道围岩地质力学测试技术
开发出配套测试仪器-围岩结构观测
钻孔孔壁观察法； KDBC-56型数字全景钻孔窥视仪，实现结构参数定量测量。
岩层
摄像头
光电编码器 主机 信号转换器
滑轮
升
安
降
装
器
杆
数字全景钻孔窥视仪结构
KDBC-56型数字全景钻孔窥视仪
二、巷道围岩地质力学测试技术
锚杆支护原理与支架有 本质区别，不能再用支 架围岩响应曲线。
P P
锚杆支护围岩受力图
三、锚杆支护成套技术-支护理论
锚杆主要起加固作用：控制围岩不连续、不协调的扩 容变形，保持围岩完整性和自承能力，减小围岩强度 的降低。
煤岩体体积变形与应力曲线
巷道变形破坏过程与形态-数值模拟
三、锚杆支护成套技术-支护理论
三、锚杆支护成套技术-支护理论
传统的锚杆支护理论
悬吊作用（只考虑拉伸作用） 锚固区内形成结构(梁、层、拱、壳) 改善锚固围岩力学性能与应力状态
锚固前后应力应变曲线
悬吊
组合梁
加固拱
三、锚杆支护成套技术-支护理论
对锚杆支护作用的新认识
锚杆包括插入围岩内的 部分(杆体、锚固剂)， 表面构件（托板、钢带 及网）。
煤矿巷道现代化支护技术
康红普
中国煤炭科工集团有限公司 （煤炭科学研究总院） 2016.8.4
提纲
一、前言 二、巷道围岩地质力学测试技术 三、锚杆支护成套技术 四、破碎煤岩体注浆加固技术 五、坚硬顶板水力压裂技术 六、展望
一、前言
巷道支护是保障井工煤矿安全、高效生产的关键技术
巷道是井工煤矿开采的必要通道。煤矿安全、高效生产取
随着开采深度增加，井下地质 环境发生显著变化，地质力学 测试越显重要。
煤层结构(大同塔山)
二、巷道围岩地质力学测试技术
提出单孔、多参数、耦合地质力学原位快速测试方法
二、巷道围岩地质力学测试技术
开发出配套测试仪器-地应力测量
水压致裂法； 煤矿井下SYY-56型小孔径水压致裂地应力测量装置。
岩层
6
4
预应力锚杆支护 系列材料与构件
5
预应力施工机 具与工艺
三、锚杆支护成套技术-支护理论
传统的巷道支护理论
基于设置在开挖表面的巷道支护围岩响应曲线
径向支护压力
限制 巷道变 形 所需 要的压 力
A
A（Pi=σ0）
第一步
径向 位移 开挖 轮廓线
支护压 力Pi
巷道 轮廓线
第二步 第三步 第四步
B C
底板 所需 的支 护线
地应力方向分布-与震源机制解比较
✓ 山西总体受NNE-NEE区 域主压应力控制。
✓ 北部、东部一致性好。 ✓ 西北部存在差异。 ✓ 中部构造应力规律性不强。 ✓ 东南部大多NE方向。 ✓ 实测与震源机制解基本趋
势一致，但局部差异较大。
二、巷道围岩地质力学测试技术
煤矿井下地应力分布影响因素 ✓ 主应力随深度增加而增大，但存在明显离散； ✓ 主应力受地质构造、煤岩体强度与刚度等因素影响明显。
汾西离柳矿区
✓ 东南部：NE和NW。
✓ 从北到南，最大水平主应力
方向主体趋向NE。东部与西
部偏向NW；东南部多变。
大同市
大同矿区
朔州市 忻州市
轩岗焦家寨煤矿
吕梁市
太原市
阳泉市
晋中市
阳泉矿区
汾西矿区 潞安整合煤矿
临汾市
长治市 晋城市
潞安矿区 晋城矿区
运城市
山西省地应力分布图
二、巷道围岩地质力学测试技术
支护 反作用 力
F
顶板 所需的 支护线
H E
巷帮 所需的 支护线
支护 提供 的压 力
A
截面A-A
D
G
径向位移
围岩与支护系围统岩与的支径护系向统的支径护向支压护力压力-位-位移移曲曲线 线
三、锚杆支护成套技术-支护理论
传统的巷道支护理论
A
u (P Pi ) [ f 1 ( re )1 f ]r G(1 f ) 2 r
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
小孔径水压致裂地应力测量原理
小孔径水压致裂地应力测量装置
二、巷道围岩地质力学测试技术
开发出配套测试仪器-煤岩体强度测试
钻孔触探法； WQCZ-56型小孔径煤岩体强度测定装置。
岩层
探针
探头
压力表
探针位移计
手动泵
安 装 杆 压力－位移同步 采集仪
三、锚杆支护成套技术
低强度锚杆
早期适用于简 单条件(5%)
高强度锚杆
适用于一般条 件巷道支护
高预应力强力锚杆
解决复杂巷道支 护难题
锚杆类型 直径/mm 拉断载荷/kN
低强度
高强度 高预应力
高强度
14-20 18-22 20-25
50-120 120-200 200-400
预应力 /kN
0-10 10-20
无支护开挖边界为主应力 面，对原岩应力场扰动；
开挖边界围岩水压、气压 巷
降低为大气压；
道
完整岩石位移
岩块滑出
σn=0
非连续面 最小主应力
开挖边界围岩温度、湿度 变化及风化作用，围岩力 学性质变化。
水流
巷道开挖引起的物理力学效应
一、前言
巷道支护目的
控制围岩变形，保证断面满足要求；
保持围岩稳定，避免垮落，保证安全。
采动体支 护体关系
巷道支护与围岩相互作用关系，支护理论；
围岩控制 方法参数
提出合理的围岩控制方法与参数；
井下应用 信息反馈
井下施工，矿压监测，信息反馈与评价。
二、巷道围岩地质力学测试技术
地质力学测试的重要性
煤岩体地质力学参数：应力（ 原岩应力与采动应力），煤岩 体强度，结构。
地质力学参数是巷道布置与支 护设计的必要基础。
的方法
联合法 两种或多种巷 道围岩控制方
法联合使用
型 钢 支 架
喷 射 混 凝 土
砌 碹
锚 杆
锚 索
注 浆
开 采 方 法
巷 道 布 置
人 工 卸 压
锚 喷 与 注 浆
锚 杆 与 支 架
…
一、前言
煤矿巷道支护发展历程
木支护
砌碹支护
型钢支护
锚杆支护
一、前言
目前煤矿巷道围岩控制主要形式
锚杆、锚索、锚喷支护。大面积推广应用，总体70%，有 些矿区90-100%。
潞安常村矿煤层上山锚杆支护
新汶协庄矿顺槽锚杆支护
一、前言
金属支架：工字钢、U型钢支架，钢管混凝土支架等。
(a) 梯形
(b) 拱形
(c) 马蹄形
(d) 环形
金属支架类型
新汶华丰矿大巷金属支架支护
一、前言
注浆加固：水泥─水玻璃；高分子材料，复合注浆材料。
浆液 锚杆 封孔器
出浆口 破碎岩体
锚杆与注浆加固示意图
σ2
巷道支护原理
E，C，μ，ϕ
开挖边界施加约束力，控制
围岩变形；
σ1
P1
σ1
改善围岩力学性能，发挥自 承能力；
降低或转移围岩应力。
σ2 巷道支护原理示意图
一、前言
提出多种巷道围岩控制技术
煤矿巷道围岩控制技术
支护法 支护力作用在 巷道围岩表面
的方法
加固法 深入围岩内部 保持围岩自承
能力的方法
应力控制法 减小或转移巷 道周围高应力
矿井开拓部署与巷道布置； 巷道支护设计； 采煤方法与采掘机械选择； 采场岩层控制； 煤矿安全（与岩层运动与破坏有关的灾害：顶板垮
落、冲击地压，煤与瓦斯突出）。
二、巷道围岩地质力学测试技术
地应力场与巷道布置
巷道轴线与最大水 平主应力平行，有 利于顶底板稳定；
巷道轴线与最大水
0°
30°
平主应力垂直，顶
地应力场与巷道布置-晋城寺河矿
初期工作面布置在东区南 部，无地应力数据，顺槽 沿南北向布置，与最大水 平主应力近似垂直，围岩 变形1-1.5m，破坏严重；
基于地应力测量将顺槽改 为东西向布置。巷道变形 小，支护状况良好。
晋城寺河矿
三、锚杆支护成套技术
锚杆支护
三、锚杆支护成套技术
世界煤矿锚杆支护已有140多年的发展历史。
竹 林
山
矿
地应力场与巷道布置-晋城寺河矿
王坡矿
东区南部与西部，西区 南部近东西向，顺槽沿 东西向布置。
东区东北部，主应力与 南北向呈小角度，顺槽 沿南北向布置。
西区北部，与南北夹角 40-65°，可据其它选 顺槽方向。
寺河矿（西区）
成庄矿
寺
寺河矿（东区）
河
二
号
井
晋城寺河矿地应力场分布
二、巷道围岩地质力学测试技术
英国 采用 锚杆
美国 使用 锚杆
锚杆 迅速 发展
德国卷 式树脂 锚固剂
美国全 长摩擦 式锚杆