三軟煤層回采巷道圍巖控制技術(shù)研究.pdf

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1、總第196期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2015．12．010三軟煤層回采巷道圍巖控制技術(shù)研究馬金飛，李金華，趙永平，張宗良，譚興(1．潞安集團司馬煤業(yè)公司，山西長治047105；2．中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇徐州221116)摘要：文章結(jié)合火鋪礦的復(fù)雜的地質(zhì)及煤層賦存條件，對三軟煤層回采巷道的圍巖變形特征進行了理論分析，指出原有支護方案的不足，并針對其不足對提出該條件下圍巖控制思路。而后篩選適用的支護方案，并最終確定選用U型棚聯(lián)合支護。根據(jù)工業(yè)試驗及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行分析，該方案取得了較好的支護效果，有效地控

2、制了表面及深部圍巖的劇烈變形，使圍巖破壞范圍減小，同時進一步提高了回采巷道的掘進速度。關(guān)鍵詞：軟巖巷道；圍巖控制；聯(lián)合支護：工業(yè)實踐中圖分類號：TD353；TD263文獻標(biāo)識碼：B文章編號：10052798(2015)12—0027．03承載能力較低，兩幫較大的變形將大大降低整個支1工程背景架的承載能力，增大了底鼓量。火鋪礦17號煤層平均埋深484m。煤厚1．2～2)煤層屬三軟煤層，圍巖碎脹變形力較大，7．0m，平均約4m，煤層傾角20～25。，平均22。，煤而且15型棚與圍巖間存在大量不均勻空隙，造成支層松軟破碎，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且有突出危險性。因

3、此，17架初期承載力很小號煤層回采巷道變形較為嚴重，服務(wù)期間難以滿足3)支架搭接處預(yù)緊力矩不夠．現(xiàn)場施工難度正常的通風(fēng)、行人需求，巷道平均需臥底1～2次．增大，引起U型棚搭接處有較大滑移量。加了巷道維護成本，同時也影響工作面的安全高效表1觀測期間巷道變形統(tǒng)計生產(chǎn)；同時巷道掘進速度緩慢。難以保證工作面的正常接替，所以研究三軟煤層巷道圍巖穩(wěn)定性具有十分重要的現(xiàn)實意義。2原支護方案及支護效果分析2．1巷道斷面及支護設(shè)計該礦巷道設(shè)計斷面為拱形，巷道底部寬4．6m，2．3巷道圍巖控制思路中高為2．9m．采用29U一4600型斜腿拱形棚架棚針對上述原方案

4、下支護效果的分析，現(xiàn)提出以支護，三節(jié)拱，用6副卡纜加強支護，棚距為0．5m。下思路來克服支護中的難點：架棚支護時．全斷面鋪設(shè)10號鐵絲編制的菱形金屬1)使巷道釋放一定量的變性能。巷道掘出網(wǎng)，其規(guī)格為長X寬=3．0m×0．9m．并用雙股后，首先以讓壓為目的，使巷道圍巖內(nèi)聚集的能量以l4號鐵絲進行連接，網(wǎng)的搭接長度為0．1m，聯(lián)網(wǎng)扣巷道變形的形式得到一定程度釋放。距為0．1m。2．2巷道變形破壞及分析2)提高巷道支架的承載能力及適應(yīng)性。軟經(jīng)實地觀測。該支護設(shè)計條件下。巷道圍巖變形巖巷道圍巖應(yīng)力較大，其內(nèi)聚集的能量釋放過程中，較大，巷道破壞嚴重。實

5、測數(shù)據(jù)見表1。引起的圍巖變形很大．為抑制圍巖變形，必須選用承通過對U型棚卡纜擰緊力矩與搭接長度實測和載能力大，且具有一定可縮性的支架，達到圍巖和支該支護狀態(tài)下支架承載能力的計算得出以下原因：架耦合變形的同時，有效控制軟巖巷道圍巖變形。1)前期支架沒有提供足夠的強度和剛度控3)改善圍巖力學(xué)環(huán)境，提高圍巖力學(xué)性能。制圍巖松動圈的發(fā)展，雖然有U型鋼承載但是巷道巷道開挖后，圍巖應(yīng)力由三向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槎蚧蛑車鷩鷰r已經(jīng)破碎，支護體無法形成結(jié)構(gòu)．且棚腿的單向應(yīng)力狀態(tài)。巷道圍巖內(nèi)應(yīng)力進行重新分布，同時收稿日期：2015—10-23作者簡介：馬金飛(1984

6、一)，男，山東臨清人，工程師，從事礦井一通三防技術(shù)和管理工作。272015年12月馬金飛等：三軟煤層回采巷道圍巖控制技術(shù)研究第24卷第12期圍巖力學(xué)性質(zhì)也會發(fā)生改變，內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力3．2U29可縮性支架+錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護參數(shù)設(shè)變小，圍巖的完整性發(fā)生破壞，造成圍巖自承載能計力降低．圍巖控制難度加大，采用合理的主動支護該方案由自然平衡拱理論計算得錨索長度為方式對圍巖進行控制可有效改善圍巖力學(xué)環(huán)境和6．5m．圓整后的錨索長度為7．0m。同樣考慮到錨提高圍巖力學(xué)性能或?qū)鷰r進行注漿加固可提高索索體直徑與鉆孔直徑的匹配關(guān)系，確定選用錨索圍巖力學(xué)性能直

7、徑為17．8mm。建議錨索的支護密度不宜過大，否則會影響支護成本及成巷速度，所以確定錨索的3優(yōu)化支護方案排距為2．1m，間距為2．0m。聯(lián)合支護斷面圖、剖基于圍巖控制思路，采用斜梯形工字鋼架棚+面。如圖2所示。錨梁網(wǎng)索支護和拱形U29可縮性支架+錨梁網(wǎng)索然后通過層次分析法層次排序，u型棚聯(lián)合支兩種支護方式對21175回風(fēng)巷進行圍巖控制。下面護總分大于工字鋼聯(lián)合支護總分，故選擇u型棚聯(lián)分別對兩種支護方案進行參數(shù)設(shè)計。合支護更適。3．1斜梯形工字鋼架棚+錨梁網(wǎng)索支護參數(shù)設(shè)計該方案采用11號礦用工字鋼斜梯形架棚支護，其規(guī)格為下凈寬×中高=4．01T

8、IX3．0ITI，棚距為500mm，棚腿長度分別為2500mm、4100mm，頂梁長度為4308mill。架棚支護時全斷面鋪設(shè)lO號鐵絲編制的規(guī)格為長X寬=3．0m