关于掘进巷道变更的支护措施

关于掘进巷道变更支护的报告

我矿110404回风巷、尾巷原设计长分别为1143 m、1138 m。断面为：（回）宽3.5m×高3.2 m；（尾）宽4.0m×高3.2 m。该两条巷道均沿底板掘进，现两巷掘进至830 m时，受地质变化影响出现煤层分层现象，根据掘进时观察实际地质揭露情况为：110404回风巷煤层分层由底到顶依次为1.7m煤、3m岩石、0.3m煤、0.4m夹矸、1m煤，共厚6.4m，层间距为10.7m。110404尾巷已掘825m，110404尾巷煤层分层有底到顶依次为1.7m煤、2m岩石、0.3m煤、0.4m夹矸、1m煤，共厚5.4m，层间距为11.5m。根据ZK3-4钻孔资料分析，地质变化带将延续至切眼位置，煤厚将降至1.4m。导致现掘进回风巷高度为5.8m，尾巷掘进高度为4.4m。两条巷道按原设计高度掘进，顶部煤岩层难以控制，则巷道高度严重超高，给巷道掘进及将来回采时带来重大的安全隐患。

根据地质资料及实际地质揭露情况分析，现将巷道高度降为

2.2m，降低时要缓慢降低成流线，不得有台阶，宽度回风巷为

3.5 m，尾巷为3.5m。以最底层煤层上部的岩层为顶板掘进，根据煤层厚度进行揭底确保巷道高为2.2m。且确定采用Ф22×2000mm的螺纹锚杆（锚固于坚硬岩层中）和Ф17.8×8300mm锚索联合支护顶板(锚固于砂质泥岩中)。

一、支护方式：110404回风巷、尾巷顶锚杆选用Ф22×2000mm 的螺纹锚杆，采用一支CK2340和一支ZK2360树脂药卷进行锚固，

间排距均为800mm,帮锚杆选用Ф22×2000mm的螺纹锚杆，采用一支CK2340树脂药卷进行锚固，间排距均为800mm，第一根锚杆距顶板为300mm。顶部均采用Ф17.8×8300mm预应力钢绞线布置三排，采用200mm×200mm×20mm的钢板、长400mm的22#槽钢、VM15—1型单孔锚具、两支CK2340和两支ZK2360树脂药卷进行锚固，间距为1600mm，排距为1000mm；

在巷道锁扣地带5m范围内将用锚索加密维护顶板。

根据中国矿业大学专家实地考察分析，以及集团公司福山发字[2009]15号文件规定。我矿选用常州市武进城南煤矿设备有限公司的ML-200型锚杆拉拔计，顶锚杆锚固力不小于90KN,正常拉拔力不小于80KN（27MPa），扭力矩不小于150N·m；帮锚杆锚固力不小于60KN（18MPa）,扭力矩不小于100N·m；选用北京市巧力神液压机具厂的YCD18-200型锚索张拉机具锚索预紧力不小于120KN，锚索拉拔力不小于180KN（37MPa），锚索锚固力不低于200kN。

二、采用计算法校核支护参数：

1、顶锚杆通过悬吊作用，帮锚杆通过加固帮体作用，达到支护效果的条件，应满足：

L≥L1+L2+L3

式中：L——锚杆总长，mm

L1——锚杆外露长（顶锚杆取50mm）

L2——有效长度（顶锚杆取免压供高b，帮锚杆取煤帮破碎深度c）m

L3——锚入岩层内深度（顶锚杆取800mm，帮锚杆取600mm），mm

普氏免压拱高：

b=[B/2+Htan（45°-ω帮/2）]/f顶

式中：B、H——巷道掘进跨度和高度，回风巷、尾巷均为：B=3500mm，H=2200mm。f顶——顶板岩石普氏系数，f顶取3 ω帮——两帮围岩的内摩擦角，取54.47°（查表得）

b（回风巷、尾巷）=[3500/2+2200×tan（45°-54.47°/2)]/3=818mm

L顶（回风巷、尾巷）=L1+L2（b）+L3=1668mm

c=2200×tan(45°-54.47°/2)=801mm`

L帮=L1+L2（c）+L3=1354mm

依上述公式计算得出：110404回风巷及尾巷工作面选用顶锚杆长2000mm大于1668mm，帮锚杆长2000mm大于1354mm，所选锚杆长度均能满足计算要求。

2、按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆的排距。

每根锚杆悬吊岩体重量G=rL2a2,锚杆锚固力Q应能承担G的重量，为安全起见，再考虑安全系数K，取K=2

KG＜Q 由此得rL2a2＜Q/2 a＜[（Q/2）/rL2]1/2

A（回风巷、尾巷）＜[(80/2)/(28×0.818m)] 1/2

a＜1.319m a＜1319mm

G——每根锚杆悬吊岩体重量；

Q——锚杆锚固力，80KN；

r——岩体容重，28KN/m3；

L2——有效长度，（顶锚杆取免压供高b）尾巷、回风巷均0.818m，

110404回风巷及尾巷工作面所选顶锚杆的间距为800mm、排距为800mm，因此间、排距参数能满足计算结果。

3、悬吊理论校核锚索排距

根据地质报告资料分析，直接顶无坚硬岩层，为防止巷道顶板岩层发生大面积整体跨落，用Φ17.8mm，L=8300mm的钢绞线，将

锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于坚硬岩层中，校核锚索间距，冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的整体冒落考虑，此时，靠巷道两帮的角锚杆和锚索一起发挥悬吊作用，在忽略岩体粘结力和内摩擦力的条件下，取垂直方向力的平衡，可用下式计算锚索间距：L=nF2/［BHγ-（2F1sinθ）/L1］

L（回风巷、尾巷）=1×200/[3.5×2.2×28－（2×80×sin75°）/0.8] L =9.26m

式中：L——锚索间排距m；

B——巷道最大冒落宽度3.5m；

H——巷道冒落高度，按最严重冒落高度取2.2m；

r——岩体容重28KN/m3；

L1——锚杆排距0.8m；

F1——锚杆锚固力，80KN；

F2——锚索极限承载力，取200KN；

θ——角锚杆与巷道顶板的夹角75°；

n——锚索排数，取1。

根据以上计算110404回风巷及尾巷工作面锚索排距必须小于9.26m，设计锚索间排距为1600mm×1000mm，所选锚索参数满足设计需要。

附：巷道断面支护图