沿空掘巷支護技術(shù)探究和應(yīng)用

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1、沿空掘巷支護技術(shù)探究和應(yīng)用【摘要】近年來隨著煤炭產(chǎn)量的遞增，許多礦區(qū)出現(xiàn)了資源緊張和接替困難，為了解決這一難題，在礦區(qū)越來越多的采用綜采沿空掘巷技術(shù)，大大提高了資源回收率，但是沿空巷道在現(xiàn)場的應(yīng)用遇到了巷道變形劇烈、難以維護的技術(shù)難題。本文針對某礦軌順巷沿空掘巷遇到的技術(shù)難題，提出了采用組合支護、提高初始支護強度、適當增大巷道斷面的預留量及增加整體支護強度和改變組合方式的對策，具有一定借鑒意義?！娟P(guān)鍵詞】孤島面；巖空掘巷；巷道支護1工作面概況某礦8#煤北一采區(qū)7238孤島面工作面南北側(cè)分別為7248(W)面采空區(qū)和17228面采空區(qū)，軌順沿空掘巷保護煤柱7m。8煤屬于半暗、半光

2、亮型，煤厚介于2.5?4.0m之間，平均厚度為3.0m,煤層傾角20°?50°，平均30°,且傾角淺部稍緩于深部，8煤頂板多為灰黑色泥巖?砂質(zhì)泥巖，局部區(qū)域直接頂為灰白色細砂巖，老頂為中粒砂巖。在初期的掘進過程中礦壓顯現(xiàn)明顯，巷道變形量大，兩幫移近量尤為明顯，兩幫移近最大為290mm/d,穩(wěn)定時兩幫累計移近量達1.0?1.1m,頂?shù)装逡平吭?.7m左右。為滿足安全生產(chǎn)需要和避免再次出現(xiàn)7218工作面軌順沿空掘巷因壓力大變形顯著造成邊掘邊刷的被動局面，決定在7238軌順引入強力錨桿支護。2沿空巷道支護技術(shù)難點分析根據(jù)7238軌順采礦地質(zhì)條件分析，在7238軌順采用錨梁網(wǎng)支護主要

3、存在以下技術(shù)困難：(1)巷道頂板巖性相變較大，巷道外段為復合頂板，其中巷道中部區(qū)域偽頂厚度達2m以上，而這種泥巖偽頂極易離層冒落；(2)8煤頂板相對完整，特別是砂巖老頂直覆區(qū)段，工作面回采后頂板不易垮落，因而作用在煤柱上的懸臂梁長度增大，從而致使煤柱受力增大，因而煤柱的穩(wěn)定性差；(3)因受F226斷層影響，8煤北一采區(qū)次生斷層多，構(gòu)造應(yīng)力大，巷道礦壓顯現(xiàn)劇烈；(4)留小煤柱沿空巷道頂板兩側(cè)分別為工作面實體和小煤柱，由于煤柱的承載能力相對較低，因此巷道頂板在上覆巖層壓力作用下，易呈現(xiàn)不均勻下沉，其結(jié)果造成巷道水平應(yīng)力增大，使支護體易受剪切破壞；(5)上區(qū)段7228工作面收作時間不

4、到1年，其上覆巖層運動還未完全穩(wěn)定，因此該巷道還是屬于動壓條件下沿空巷道支護問題。3支護方案設(shè)計3.1巷道支護載荷的確定及錨桿支護參數(shù)設(shè)計3.1.1巷道支護載荷計算以7238軌順為設(shè)計對象，以十四5鉆孔為設(shè)計計算依據(jù)。7238軌順8煤頂板巖層物理力學性質(zhì)參數(shù)見表1。7238軌順施工寬度5.0m,考慮到巷道掘進時因超挖片幫，因此巖梁的計算尺寸：L=6.0m（巷道兩幫各按松動0.5m考慮）。因為第1層直接面臨巷道空間，可認為其形變?nèi)酷尫?故第1層沒有剩余形變壓力。第1層所能承受的最大均布載荷：第2層所釋放的形變壓力：表1巷道頂板巖層物理力學性質(zhì)巖層編號巖性容重（KN/m3）厚度（

5、m）單向抗壓強度（MPa）單向抗拉強度（MPa）拉伸彈模（X103MPa）內(nèi)摩擦角（“）1#泥巖240.4720.6824252#煤線14.50.4910.3912.5203#砂質(zhì)泥巖243.4424.(792.56304#細砂巖26370715：355#粉砂巖256.5560.0561535因為故第1層不是承載層同理計算第2層，第2層所能承受的最大均布載荷:第3層所釋放的形變壓力：因為所以要保持巷道圍巖穩(wěn)定因為故第2層不是承載層同理計算第3層，第3層所能承受的最大均布載荷：第4層所釋放的形變壓力：因為所以要保持巷道圍巖穩(wěn)定因為故第3層不是承載層同理計算第4層，第4層所能承受的

6、最大均布載荷：第5層所釋放的形變壓力：因為所以要保持巷道圍巖穩(wěn)定因為，按照頂板巖層形變壓力破壞假說計算，第4層為承載層，巷道支護的載荷為第1、第2及第3層巖層重量,巖層高度h=0.47+0.49+3.44=4.4m,巖層壓力q=rh=44X2.5=110KPa,每米巷道錨梁網(wǎng)支護的載荷為p=qL=l10X6=660KN。3.1.2強力錨桿和普通錨桿支護技術(shù)參數(shù)計算由（1）節(jié)分析可知，巷道支護的載荷為第1、第2及第3層巖層重量，巖層高度h=4.4m,由于錨索內(nèi)錨端必須位于頂板深部4.4m范圍以外，且錨固端長度不小于lm,因此錨索長度設(shè)計為6.3m。根據(jù)上述分析并借鑒鄰近的7218

7、沿空巷道錨梁網(wǎng)支護實踐，為了減小巷道圍巖變形量，根據(jù)此前山東新汶強力錨桿支護調(diào)研成果，綜合考慮安全、技術(shù)及經(jīng)濟因素，決定在7238軌順進行巷幫錨桿與普通錨桿對比試驗。按照錨桿支護的組合巖梁理論計算，頂板巖層的壓力主要由錨桿和錨索共同承擔，如果7238軌順錨桿間排距設(shè)計為840mmX800mm,則每排錨桿與錨索的支護力應(yīng)不小于528KNo則頂板支護的安全系數(shù)N=bt（1.4472d）2/qbsr+nQS/Q式中，QS-錨索額定承載力，選用直徑17.8mm錨索，QS=250KN；Q-頂板載荷，Q