137-千米深井软岩煤巷支护方式数值模拟研究
巷道工程
千米深井软岩煤巷支护方式数值模拟研究
王 成,张念超,臧英新
(中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116)
[摘 要] 采用数值模拟软件F L A C 5.0对淮南矿业集团朱集矿-870m 煤层回风大巷不同的支护方案进行了模拟,对比分析不同支护方案的围岩塑性区分布情况、围岩应力分布特征以及围岩变形特点,得出深井高应力巷道安全控制应以组合支护为主,并提出在巷道周边围岩构建闭式承载结构的思路,对深部巷道的围岩稳定性控制具有一定的指导意义。
[关键词] 深井软岩;煤层巷道;支护方式;数值模拟;闭式承载结构
[中图分类号]T D 353 [文献标识码]A [文章编号]1006-6225(2011)01-0048-04
N u m e r i c a l S i m u l a t i o n o f S u p p o r t i n g C o a l R o a d w a y S u r r o u n d e d b y S o f t R o c k i n 1000mD e e p Mi n e
W A N GC h e n g ,Z H A N GN i a n -c h a o ,Z A N GY i n g -x i n
(S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f C o a l R e s o u r c e s ＆S a f e t y M i n i n g ,M i n i n g E n g i n e e r i n g S c h o o l ,C h i n a U n i v e r s i t y o f M i n i n g ＆T e c h n o l o g y ,X u z h o u 221116,C h i n a )
A b s t r a c t :A p p l y i n g n u m e r i c a l s o f t w a r e F L A C 5.0t os i m u l a t i n g d i f f e r e n t s u p p o r t i n g p r o j e c t s o f a i r -r o a d w a y a t -870m i nZ h u j i C o l l i e r y o f H u a i n a n M i n i n g G r o u p ,p l a s t i c a r e a d i s t r i b u t i o n ,s t r e s s d i s t r i b u t i o n a n d d e f o r m a t i o n c h a r a c t e r i s t i c o f s u r r o u n d i n g r o c k u n d e r d i f f e r e n t s u p p o r t i n g p r o j e c t s w a s a n a l y z e d .R e s u l t s s h o w e d t h a t d e e p r o a d w a yw i t hh i g h -s t r e s s s h o u l db e c o n t r o l l e d b y c o m b i n e ds u p p o r t i n g .A c o n c e p t o f c o n s t r u c t i n g c l o s e d l o a d i n g s t r u c t u r e i n s u r r o u n d i n g r o c k o f r o a d w a y w a s p u t f o r w a r d ,w h i c h c o u l d p r o v i d e r e f e r e n c e f o r r o a d -w a ys t a b i l i t y c o n t r o l .
K e yw o r d s :s o f t r o c ki nd e e p m i n e ;c o a l r o a d w a y ;s u p p o r t i n g m a n n e r ;c l o s e d l o a d i n gs t r u c t u r e ;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n
[收稿日期]2010-09-25
[基金项目]“十一五”国家科技支撑计划(2007B A K 28B 04);国家自然科学基金青年科学基金资助项目(50904064);中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题(S K L C R S M 09X 03);煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金项目(08K F 10);中国矿业大学青年科研基金资助项目(2008A 004)。[作者简介]王 成(1984-),男,安徽含山人,博士研究生,从事煤矿巷道围岩控制方面的研究。
随着煤炭需求量的不断增加,我国煤矿开采深度正在以8～12m /a 的速度继续增加
[1]
,许多矿井
陆续进入深部资源开采,如淮南、兖州、徐州、新汶等矿区开拓深度已经达到800m 水平,部分矿井
深度延伸至900～1000m ,甚至超过1000m [2]
。矿井进入深部开采后,地质条件普遍复杂,地应力变大,岩层松散破碎、具有流变等特征[3-4]
。淮南矿业集团朱集矿-870m 煤层回风大巷部分巷段位于13-1煤中,属于典型的深井高地压软岩巷道,论文以该巷道为例,开展数值模拟研究。1 地质概况
淮南矿业集团朱集矿井田总体构造形态为一背、向斜,断层不甚发育,以边界断层及其附生断层为主,组合规律性较强;区内有岩浆岩侵入。13-1煤层全区均为气煤,赋存深度大多在-810～-900m ,其直接顶、底板均以泥岩为主,其次为粉砂岩和砂岩,地温较高。矿井涌水以裂隙充水为
主,矿井的正常涌水量为267m 3
/h ,最大涌水量为
387m 3
/h ,太灰岩溶裂隙含水层的突水量为1152m 3
/h 。
具体地质条件见图1
。
图1 岩层综合柱状图(单位:m )
第16卷第1期(总第98期)
2011年2月
煤 矿 开 采C o a l m i n i n g T e c h n o l o g y V o 1.16N o .1(S e r i e s N o .98)
F e b r u a r y 2011
DOI :10.13532/j .cn ki .cn11-3677/td .2011.01.014
2 数值模拟研究2.1 数值计算模型
根据朱集矿提供的现场地质资料和巷道矿压观测数据,模拟-870m 煤层回风大巷的围岩塑性区分布情况、围岩应力分布特征以及围岩变形特点,从弹性力学与塑性力学的计算角度考虑,模型尺寸应为工程尺寸的3～5倍(水平方向)、2～3倍
(垂直方向),建立相应的分析模型。模型尺寸长×宽=80m×43m ,巷道宽×高=5.0m×4.1m 。模型的左、右及下边界均为位移固定约束边界,上边界为应力边界,按上覆岩层厚度施加均布载荷。围岩相关物理力学参数以-870m 煤层回风大巷为例,选取“摩尔-库伦”强度破坏准则
[5]
。
模型网格大小为0.5m×0.5m ,整个计算模型
的网格数目为140×61,共计8540个网格。2.2 模拟方案
根据朱集矿-870m 煤层回风大巷的岩层地质条件,巷道顶底板为砂质泥岩,抗压强度低,开挖后变形较大。因此,以高强锚杆为基础,以高预紧力为核心,使支护体与围岩形成协调统一的承载结构,有效调动围岩自身的承载能力[6-7]
,针对-870m 煤层回风大巷及底鼓控制提出如下模拟方案:
方案1 单一架棚支护,U 29型,见图2(a )。方案2 锚杆索组合支护,锚杆长度为2.8m ,锚索长度为6.3m ,见图2(b )。
方案3 全断面锚杆索,锚杆长度为2.8m ,锚索长度为6.3m ,见图2(c )。
方案4 底板桁架锚固+底板中间开槽加固底板,见图2(d )
。
图2 不同方案的支护形式
2.3 数值分析
原岩应力是引起围岩变形、破坏的基本作用力,随着开采深度的增加而增大。所以,随采深的增加,巷道围岩压力会明显增长,巷道矿压显现将更加剧烈。-870m 煤层回风大巷埋深约900m ,其围岩强度较小,地应力高。
由图3可以看出,巷道开挖后塑性区迅速向围岩深部扩展,发展范围较大,与此同时高应力不断
向围岩深部转移,巷道浅部围岩承载能力急剧下降,采用单一架棚的被动方案1无法控制巷道围岩压力,巷道收敛非常严重,以两帮变形和底鼓为主。该方案两帮变形量为1062.3m m ,顶底板为943.3m m (见表1)。巷道底板变形非常强烈,在巷道底板和两帮底脚均发生破坏
。
(a )
塑性区
(b )
水平应力分布
(c )垂直应力分布
图3 单一架棚支护(方案1)
王 成等:千米深井软岩煤巷支护方式数值模拟研究2011年第1期
表1 方案1和方案2的巷道四周变形
方案顶板/m m 底鼓/m m 左帮/m m 右帮/m m 方案1305.8637.5524.6537.7方案2
175.2
452.7
234.7
234.1
因此,-870m 煤层回风大巷必须采用积极主
动的高强度的支护形式,才能对巷道进行长期有效地控制,特别是位于构造影响区域的巷段。由图4可知,采用锚索对巷道顶板和两帮关键部位进行加强,与锚杆共同作用,围岩塑性区有了明显的改善,由围岩深部向巷道围岩浅部收缩,顶板的塑性区明显比单一架棚或锚杆少;高应力由深部向浅部转移,浅部围岩应力均有不同程度的上升,提高了浅部围岩的承载能力。
顶板锚杆和锚索
(a )
塑性区
(b )
水平应力分布
(c )垂直应力分布
图4 锚杆索组合支护(方案2)
通过较高的预应力作用于顶板,使顶板形成了
预应力承载梁结构,抗剪强度和抗变形能力大大提高,并有效的向巷道两帮深部分解应力,同时底脚锚索将巷道两帮锚固在巷道底板较稳定的岩层,在两帮和底板形成一个相对的封闭挤压区域。锚杆索充分调动了主次承载区(深部围岩和浅部围岩)自身的承载能力,优化了围岩的应力场,巷道的顶板下沉、两帮移近量都明显下降,分别为175.2m m 和468.8m m ,巷道底鼓也有所缓解,为452.7m m ,但是仍然比较严重。
由于-870m 煤层回风大巷服务年限较长,围岩的塑性变形和黏性流变较大(尤其是松软破碎的围岩),巷道要经受长期较大的蠕变和流变,如果开放的底板得不到有效治理,将加剧巷道的蠕变和流变变形,最终导致锚杆索失效,巷道失稳
破
(a )
塑性区
(b )
水平应力分布
(c )垂直应力分布
图5 全断面锚杆索支护(方案3)
总第98期
煤 矿 开 采2011年第1期
(a )
塑性区
(b )
水平应力分布
(c )垂直应力分布
图6 底板锚索梁+底板中间开槽加固底板(方案4)
坏。因此,必须对巷道底鼓进行强有力的控制,限制巷道的蠕变和流变。
分析图5、图6和表2可得,采用全断面锚杆索、底板锚索梁和底板中间开槽加固底板的支护形
式,在巷道周边能形成一个完全的封闭挤压区域,这一封闭挤压区域的整体承载能力大大增强,巷道的整体稳定性提高,不仅使巷道围岩塑性区进一步减小,在巷道底板出现小范围的弹性区,还优化了
围岩应力场,使高应力继续向巷道周边转移,同时,控制围岩效果显著,两方案围岩变形均较小。
表2 方案3和方案4的巷道四周变形
方案顶板/m m 底鼓/m m 左帮/m m 右帮/m m 方案3133.4241.5178.2177.7方案4
142.4
235.4
208.1
208.3
3 结论
(1)对于深井高应力煤层巷道,围岩塑性区
发展迅速,单纯依靠架棚或锚杆支护,均无法适应深井全断面来压的应力环境,必须采用高强度支护形式及时主动控制围岩变形。锚索在控制围岩变形
中起到了关键作用,调动了主次承载区自身的承载能力,对优化调整围岩应力场及整体支护结构的形成起到至关重要的作用。
(2)松散破碎围岩体可锚性差,巷道围岩长期蠕变和流变易导致锚杆支护失效,因此,深部巷道以组合支护为主,在锚杆索支护的基础上采用其他有效支护形式进行补强,如架设U 型棚,才能保障巷道的安全,满足矿井安全生产要求。
(3)深井高应力巷道在底板开放时,巷道底鼓变形都很严重,导致围岩结构失稳,因此必须在巷道周边围岩构建一个完全封闭的挤压区域即闭式承载结构,才能从根本上控制巷道围岩变形,维护巷道的长期稳定。
[参考文献]
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分级及控制对策[J ].岩土力学与工程学报,2009,
28
(12):2421-2428.
[责任编辑:林 健]
天地科技开采设计事业部2010年度在研国家科技项目
“十一五”科技支撑项目5项:大采高综放开采工艺技术研究(2008B A B 36B 01)、大采高综放开采应用基本条件及液压支架技术标准研究(2008B A B 36B 11-5)、大采高综放液压支架研发(2008B A B 36B 03)、大断面煤巷锚杆支护技术与材料研发(2008B A B 36B 07)、遇险人员快速救护关键技术和装备研究(2007B A K 24B 05)。
科技重大专项1项:大型油气田及煤层气开发(2008Z X-05041-006-002)。国家“863”项目1项:高地压围岩控制技术与装备研究(2007B A K 24B 05)。
王 成等:千米深井软岩煤巷支护方式数值模拟研究2011年第1期
煤矿巷道锚网索支护优化研究92
煤矿巷道锚网索支护优化研究 摘要：通过对某公司工作面巷道的支护方案优化进行分析，探究常规支护方案的不足之处，并且通过计算机软件，提出煤矿巷道的锚网索支护优化改进方案。 关键词：煤矿巷道锚网索支护优化 在煤矿巷道支护中，锚网索支护方案是主要的支护手段，但是由于巷道的开采深度以及位置的变化，导致整体支护情况受到一定的影响，在此情况下，应该对煤矿巷道锚网索支护情况进行优化研究。 1工程概况 某公司煤矿东南翼以及水洞沟深部勘测区从+750m到地面，煤层由倾斜变成直立状态，另外，在断层附近，存在较大的倾斜角变化，深部勘探区的地段倾斜度为12°-20°，平均倾斜度在16°左右，在落差20m以上的环境中，主要具有3个断层，断层为南北走向，在该地区中，西部和深部的岩浆活动相对强烈，而在东部地区较微弱。 2工作内容 2.1锚杆阻力检测 在支护中，主要应用锚杆测力计检测轴向力，在煤矿+200m开采区中，对于86巷道设计两个监测点，每隔30m左右一个断面，在顶板以及两侧安装锚杆，应用阻力检测仪进行检测，煤层厚度为2.8-3.4m，倾斜角为9-11o，在对煤层特征分析后，需要对顶底板的情况进行分析，可以发现，在巷道的整体变化中，应力主要由两帮承担，顶部锚杆的支护效果已经失效，巷道顶板在浅部已经逐渐离层，对巷道的整体产生了较大的影响。 2.2相对位移检测 在巷道的整体支护中，需要对相对位移情况进行检测，以此来确定整体的使用情况，在86巷道支护中，间隔30m具有位移断面检测，在顶板基点附近安装锚杆，在中央位置锚固1m短锚杆检测顶底板的位移量以及巷道的变形情况，根据现场的监测可以发现，在巷道的支护中，存在底鼓情况较为严重现象，致使巷道出现围岩的松动，对巷道整体的承载力产生一定的影响，进而导致巷道的载荷高度增加，因此，在设计的过程中，初期的支护方案存在一定的不合理性。 2.3围岩松动圈 围岩松动圈表示应力超过一定的范围，现有的支护手段已经难以满足支护需求，其主要表现在破碎岩块啮合不垮落，但是裂缝逐渐扩张，在86巷道的设计中，松动圈值达到150cm左右，属于一般稳定围岩，通过设计锚杆，可以对其整体支护参数进行分析，其具体数据如表1所示。 表1 86巷道力学参数分析表 通过上述的分析可以发现，在巷道的设计中，可以采用组合拱理论来进行设计，以便满足巷道的锚网索支护需求。 3设计优化 3.1材料选择 锚杆选择：直径20mm；强度为335MPa，采用左旋无纵筋螺纹钢。 锚索选择：设计预拉力大于200kN，预拉力为130kN，采用树脂锚固剂加长锚固。 3.2优化方案 在86巷道的整体锚网索支护优化中，需要对锚杆的支护方案进行优化设计，在设计过程中，主要采用FLAC数值模拟软件进行分析，在分析中，可以确定围岩的应力和位移情况，
千米深井软岩大断面巷道支护技术研究
煤矿机械Coal Mine Machinery Vol.39No.10 Oct.2018 第39卷第10期 2018年10月 doi:10.13436/j.mkjx.201810020 0引言 随着浅部资源的日益枯竭，深部开采将成为我国煤炭资源的主要来源。受深部高地应力、复杂构造应力、采掘扰动等多重因素影响，深部巷道掘进后产生严重的变形破坏，常规的支护方法难以维持巷道围岩的稳定。深部巷道掘进与支护难题已成为影响煤炭深部资源开采的重要制约因素，探索研究深部巷道支护技术与对策将是软岩巷道工程支护技术的发展方向。 王楼煤矿位于济宁市喻屯镇境内，-1150泵房巷道埋深逾千米，受深部复杂地质条件影响，施工难度较大，为保证巷道围岩稳定，有必要开展深部高应力软岩巷道支护技术研究。 1工程概况 -1150泵房位于王楼煤矿七采轨道下山下部，七采下车场南部，西部、南部均无采掘工程，工作面标高-1149.865~-1149.758m，地面标高+33.4~+35m，泵房巷道穿过3上煤层，泵房围岩岩性分两段：3上煤底板和3上煤顶板。3上煤顶、底板岩性柱状图如图1所示。 2王楼煤矿泵房地质条件分析 2.1远场地压 王楼煤矿泵房埋深约1180m，水平地应力资料缺少，根据目前巷道软弱围岩性质和深部地应力一般规律，可近初步认为水平地应力与垂直地应力近似相等。 图13上煤顶、底板岩性柱状图 2.2岩石水理性质岩石强度测试与围岩类型划分 （1）岩石水理性质 对3上煤层顶、底板岩石做岩石黏土矿物成分分析，岩石矿物成分如表1所示，黏土矿物成分如表2所示。由分析结果可以看出，围岩遇水软化崩解碎裂。 表1矿物成分分析结果 千米深井软岩大断面巷道支护技术研究 苑仁鹏，孟庆新 (山东东山王楼煤矿有限公司，山东济宁272063) 摘要：为解决深部矿井复杂地质条件下泵房围岩急剧变形失稳的问题，以王楼煤矿-1150泵房为工程研究背景，分析了该泵房所处的地质情况，并基于巷道支护的强支护与让压原理，提出了锚网索+椭圆钢筋混凝土+让压环复合型支护体系。矿压观测结果表明，该支护体系有效控制了巷道围岩变形，能够保证泵房围岩的长期稳定。 关键词：深井；软岩；大断面；支护技术 中图分类号：TD353文献标志码：A文章编号：1003-0794（2018）10-0060-03 Study on Supporting Technology of Roadway for Large Section of Soft Rock in Kilometer Deep Mine Yuan Renpeng，Meng Qingxin (Shandong Dongshan Wanglou Coal Mine Co.,Ltd.,Jining272063,China) Abstract:In order to solve the problem of the rapid deformation and instability of the surrounding rock of the pump room under the complicated geological conditions of the deep mine，taking the-1150 pump room of the Wanglou coal mine as the research background,analyzes the geological conditions of the pump room,and based on the strong support and yielding principle of roadway support，puts forward the composite supporting system of cable anchor+elliptical reinforced concrete+let pressure ring.The results of mine pressure observation show that the supporting system effectively controls the deformation of surrounding rock and ensures long-term stability of the surrounding rock of pump house. Key words:deep mine;soft rock;large section;supporting technology 煤层顶板1煤层顶板2煤层底板1煤层底板2石英 29.4 30.6 53.4 52.6 钾长石 0.2 0.3 4.0 4.7 方解石 1.0 1.3 / / 黏土矿物 总量/% 69.4 70.8 42.6 43.5 编号 矿物种类和含量/% 厚度 /m 柱 状岩石名称及岩性描述 细砂岩，灰白色。主要由石英、长石及少量的岩屑组成，夹深灰色泥质团块、条带及煤线，不规则裂隙发育，方解石全部充填，分选性 好，磨圆度一般，呈次棱角状，具波状层理，岩芯完整 泥岩，黑灰色。致密、块状，以泥质为主，少夹细砂岩条纹，多见植物叶片化石及炭质线理，断口平坦状，微波状层理 3上煤，黑色。块状，条带状结构，层状构造，沥青光泽，条痕灰黑色，断口呈阶梯状，内生垂直裂隙较发育为方解石脉充填，成份以亮煤为主，暗煤次之及少量镜煤及丝炭，属半亮半暗型煤 粉砂岩，黑灰色。致密、块状，以粉砂质为主，裂隙由方解石充填，上部岩石多见植物根茎化石、黄铁矿，断口平坦 细砂岩，灰色。主要由石英、长石及少量的岩屑组成，夹深灰色泥质团块、条带及煤线，见黄铁矿，不规则裂隙发育，方解石全部充填，分选性好，磨圆度一般，呈次棱角状，具斜层理，岩芯完整4.09 4.00 3.30 4.43 7.73 60万方数据
锚网索喷支护在三软煤巷施工中的应用
锚网索喷支护在“三软”煤巷施工中的应用 邓运启 （山东泉兴矿业集团有限责任公司，山东枣庄277800） 摘要“三软”煤巷架棚巷道支护状态稳定性不可靠，巷道失修严重危及安全生产。该文通过分析原因并综合运用更加合理有效的锚网索喷支护方式，改变现状达到了理想的支护效果，有力的促进了安全生产。 关键词“三软”煤巷锚网索喷支护安全生产 中图分类号TD353+．9文献标识码B Anchor network cable spray support nurse in“three soft” coal lane construction in the of application Deng Yunqi，Li Shizhong （springs of Shandong mining group Shandong zaozhuang277800） Abstract“Three soft”coal lane frame shed roadway support nurse State stability does not reliable，roadway neglect serious endanger safety．That paper through causes analysis integrated using more reasonable effective of anchor network cable spray support nurse way，changed has status，reached ideal of support nurse effect，strong promoting has safety． Key words“three－soft”anchor－mesh and shotcrete supporting in coal roadway safety 大兴矿煤系地层为二迭系山西组，现开采的3煤煤厚3 4m，开采深度在600 800m，煤层顶板为灰色细砂岩薄层状，局部为黑色砂泥岩，有泥岩夹层，底板为黑色泥岩，含植物化石。根据岩石化验资料及井下所揭露资料分析，3煤顶板稳定性属中等稳定，地质资料显示3煤为“三软”煤层。 煤巷在施工过程中，原先采用的工字钢架棚支护在煤巷较短（100m左右）时基本上是有一组人员在不断的维护，煤巷稍长时一组人员维护就跟不上失修发展的速度，特别是断层等地质构造带附近矿山压力显现更加明显，主要表现为侧压大、梁扭斜、棚腿成倒扎角，个别地段底鼓、棚腿钻底等现象，严重制约矿井的安全生产。因此分析其围岩应力性质机理，并采取相应的施工方式、支护方法和措施，解决安全生产中实际存在的安全隐患威胁问题，显得尤为迫切和需要。 1巷道变形破坏原因机理分析 软岩煤巷发生变形破坏的主要原因机理：（1）深部开采围岩应力相对较高，水平应力过大；（2）围岩具有软弱、膨胀、泥化的特点。巷道围岩主要由泥岩和砂质泥岩组成，岩层层理发育，抗剪强度低，完整性较差，且泥岩本身具有遇水膨胀、泥化的特点；（3）巷道掘后稳定期间围岩仍保持较大量的持续蠕变，巷道两帮的较大变形及底板鼓起影响巷道围岩的整体稳定；（4）支护方式及参数的确定不合理。 *收稿日期：2011－06－30 作者简介：邓运启（1967－），男，山东枣庄人，山东矿业学院采矿工程专业专科毕业，现在山东泉兴矿业集团公司从事安全生产工作。副总工程师。2治理改进方案及相应措施要求 2．1治理改进方案 （1）对于变形严重的区段，进行锚网索喷支护。 （2）进行二次支护时，依据现场条件，要预留断面，固结围岩，加固帮角控制底鼓，并进行二次复喷甚至多次复喷。 （3）施工中若岩层松软破碎时，要对围岩进行预应力锚索支护和注浆加固，提高其岩体整体强度，防止泥质岩层的风化和泥化，保证支护质量。 2．2施工技术要求 锚网索喷支护，采用Φ=20?2000mm的高强度左螺旋无纵筋锚杆，间排距800?1000mm，；两肩窝锚杆距顶板不得大于300mm；靠近底板两帮各使用一棵锚杆，角度下扎45?。锚杆用CK2350的树脂药卷全程锚固，并用配套标准销钉螺母紧固。钢网全断面敷设，其中顶板两侧钢网必须弯向两帮并与帮网搭茬使用（两帮采用高强度塑料网护帮，当顶板破碎时全断面敷设高强度塑料网；塑料网敷设在钢网里面，配合钢网联合使用）。钢网搭茬不少于10cm，采用12#铁丝双股连接，间距不大于20cm；顶板采用五眼钢带；锚索每3m 一排，间距1．2m，锚索长度5m，用CK2350的药卷锚固。当顶板破碎时可增加锚索可喷浆也可缩小锚杆间排距至800?800mm喷浆厚度100mm。同时加打注浆孔深注浆，注浆前应先复喷至100mm。锚索张拉应在注浆后进行。 2．3施工管理规定 锚杆施工工序：刷大巷道断面→铺设钢筋网→架设临时支护，施工顶部锚杆→施工帮部锚杆后进行初喷，每根锚杆必须合格。 6 32012年第2期
浅谈煤矿软岩巷道支护技术
浅谈煤矿软岩巷道支护技术 随着煤矿开采技术的成熟，开采深度的不断深化、开采规模的扩大，巷道损坏程度逐渐的扩大。软岩巷道支护一直是巷道工程的一个疑难点。软岩巷道的支护与使用维护优劣程度，直接影响到煤矿安全高效生产。文章通过对软岩巷道的概念、支护原理、支护原则、支护类型、支护对策等方面进行论述。 标签：软岩巷道；支护；原理；原则 1 软岩的基本概念 软岩是在特定的环境下，塑性变形明显的岩体。这种岩体多是泥岩、粉岩等。软岩的特点可以用软、弱、松、散概括。在煤矿巷道支护施工中，巷道围岩就是需要施工的岩体；工程力是指岩体上的重力、应力、水作用力、膨胀应力等。软岩通常分：低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩四类。 1.1 低强度高膨胀性软岩，围岩质地破碎、强度偏低、遇水变形，对施工中的震动耐受力差。巷道围岩变形迅速，给支护带来很大困难。由于软岩中的泥质成分和结构面确定了软岩的特征，导致软岩产生塑性变形。软岩通常具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、扰动性等特性。 1.2 我国煤矿开采深度逐年增加，使得一些矿井重力引起的垂直应力骤增，构造应力场错综复杂；在高应力条件下，扰动影响剧烈，围岩破坏程度加剧，涌现新裂纹致使煤岩体积扩大，扩容膨胀。 1.3 极破碎软岩巷道围岩内节理不同、裂隙等结构面，围岩支体破碎、稳定性差。巷道掘进工作中可能发生冒顶和片帮，给支护作业带来诸多不便。 1.4 复合型软岩指上述3种软岩类型各种组合。 2 软岩巷道支护原理与支护原则 2.1 支护原理 软岩巷道支护的重点在于发掘自承能力。支护原理：依据岩层特性，地压来源，运用科学设计方法，使支护体系和施工过程能够适应围岩变形的种种情况，从而达到控制围岩变形、维护巷道稳定的宗旨。 （1）改变思想，支护结构和强度和围岩自承能力相适应，与围岩变形及强度相结合，实践证明，单纯提高支护刚度的做法是难以达到预期效果；（2）适当卸压、加固与支护相结合的方法相辅相成，运筹帷幄，高应力区，需要卸力合理，对变形大的区域，要让度适量，支离破碎区域，进行整体加固；（3）对于围岩变形量测定，及时掌握围岩变形的活动状态，根据测定结果予以反馈，以确定二次
锚网索喷支护技术标准
锚网索喷支护技术标准 1 范围 本标准规定了锚网索喷巷道支护技术要求。 2 规范性引用文件 本标准中涉及规范性引用文件，凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。 煤矿安全技术操作规程 GB 50511-2010 煤矿井巷施工规范 GB 50213-2010 煤矿井巷工程质量验收规范 GB 50086-2001 锚杆喷射混凝土支护技术规范 MT 146.1-2002 树脂锚固剂行业标准 3 技术要求 3.1 材质要求 3.1.1 锚杆、锚盘、螺母、让压构件的材质、品种、规格、强度必须符合设计要求，锚杆各构件强度与设计锚固力要匹配。不同规格的锚杆进场后，同一规格的锚杆每1500根或不足1500根的抽样检验不少于1次。 3.1.2 锚杆种类。根据集团公司实际，规定允许使用的锚杆种类包括以下五种： 3.1.2.1等强螺纹钢树脂锚杆。钢材屈服强度要求不低于335MPa，钢材宜选用螺纹钢、碳素结构钢，直径在Φ18mm、Φ20mm、Φ22mm及以上选取。 3.1.2.2高强预应力左旋无纵肋螺纹钢树脂锚杆 1）钢材屈服强度要求在335MPa、500MPa和600MPa三种规格的碳素钢或低合金高强度结构钢中选取，直径在Φ20mm、Φ22mm、Φ25mm及以上选取。 2）高强锚杆尾部采用滚丝工艺。锚盘采用厚度不小于8mm的20MnSi钢板制作，其尺寸应不小于120×120mm或Φ120mm。三点支撑抗压试验强度不低于设计锚固力。 3）高强预应力左旋无纵肋螺纹钢树脂锚杆实验要求：尾部螺纹部位的破断载荷大于杆体的破断载荷，主要表现在抗拉试验中，锚杆破断位置应在杆体部位，尾部螺纹部位破断或尾部螺纹与杆体交接部位破断视为不合格。除做屈服载荷实验外，应在杆体滚压螺纹部做抗弯试验。抗弯试验以Φ175mm为弯芯直径，受弯部位为杆体与尾螺纹交接部位，要求弯曲90°时，受弯部位不得脆断。抗剪切强度为屈服强度的0.6～0.8倍。 3.1.2.3 圆钢锚杆（只限于回采巷道煤巷两帮支护）。钢材选用GB/T702-2008标准热轧圆钢，直径在Φ14mm、Φ16mm和Φ18mm中选取。 3.1.2.4 玻璃钢或尼龙锚杆（允许在使用时间较短、围岩稳定的煤巷两帮、切眼面前侧使用），使用前必须有经总工程师批准的作业规程或施工措施。 3.1.2.5 经集团公司鉴定并经专业主管部门批准使用的新型锚杆。 3.1.3热轧圆钢锚杆埋深400m以浅使用，只用于支护回采巷道煤巷两帮，锚盘厚度不得小于6mm，长度在1000mm、1400mm和1600mm中选取；埋深超过400m时，必须使用Φ≥18mm 以上的等强螺纹钢树脂锚杆或高强预应力左旋无纵肋树脂锚杆，长度在1800mm、2000mm、
软岩巷道支护技术发展现状分析
软岩巷道支护技术发展现状分析 耿志光 (河南工程学院安全工程系郑州451109) 摘要：随着我国新生代煤层的大力开发，软岩矿井的数量也在与日俱增。特殊条件下的巷道施工与维护问题已变得日益突出，并成为影响和制约我国煤炭工业发展的重要因素之一。采用常规的支护方法，已不能满足安全生产的需要。研究有效而经济的软岩支护方法, 是当前生产中急需解决的问题。为此查阅了大量相关科技期刊，对多个典型软岩矿井的支护技术进行分析，总结了我国软岩支护的发展现状。这对提高我国软岩支护的技术水平，提高经济效益，都有着十分重要的意义。 关键词：软岩；支护技术；发展现状 1引言 由于深部岩体处于复杂的工程地质环境，使深部岩体表现出的力学特性与浅部开采时往往具有很大的差异，并且，随着开采深度的增加，伴随着硬岩矿井向软岩矿井的转型。在浅部开采基础上发展起来的传统支护理论、设计方法及技术已难以适应深部巷道支护的要求，尤其是深部软岩巷道支护设计及实际的需要[1]。 随着其开采深度不断增加, 受高应力的影响, 软岩问题愈趋严重, 深部围岩处于软岩状态, 施工条件趋于复杂化, 巷道及硐室支护的难度和破坏程度不断增加[２]。底臌是煤矿巷道中经常发生的动力现象, 巷道底臌使断面缩小, 阻碍运输、通风和人员行走, 因底臌而造成巷道报废的现象时有发生, 严重影响生产和威胁安全[3]。软岩巷道支护问题日益突出。研究高效而经济的软岩巷道支护方法,是目前矿井生产急需解决的问题。 2软岩巷道的特征 2.1软岩的概念 软岩是我国煤炭系统的习惯用语, 它的概念已不是狭义的字面上的含义。目前人们普遍认可的软岩的概念包括松散型软岩、破碎型软岩、流变型软岩、膨胀型软岩及高地应力型也称硬岩软化型软岩等五种特点岩石。 2.2软岩的基本特征 1)软岩松散破碎, 结构疏松, 容重低, 孔隙率较高, 强度小, 稳定性差。一般软岩多为泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成, 单向抗压强度小于200 Mpa。 2)软岩易吸水崩解, 膨胀性强。软岩膨胀的概念有两个一、专指那些含有膨胀性矿物如高岭石、蒙脱石等的软岩所产生的膨胀变形。二、指软岩岩体向巷道空间的位移变形。 3)软岩巷道自稳性差, 围岩压力大, 来压快, 自稳时间短。多数围岩自稳时间仅几十分钟到几小时。 4）软岩巷道变形量大, 变形持续时间长, 具有流变性能。软岩静压巷道中总变形量超过400-500mm者甚多。变形时 间一般都在1-3个月以上, 甚至半年后仍继续增长。 5）软岩巷道变形速度快, 变形范围广, 底腻明显。 2.3软岩巷道的特征 1）围岩的自稳时间短、来压快所谓的自稳时间, 就是在没有支护的情况下, 围岩从暴露起到开始失稳而冒落的时间。软岩巷道的自稳时间仅为几十分钟到几个小时, 巷道来压快,
软岩巷道支护
煤矿软岩巷道支护技术 摘要：煤矿软岩巷道工程支护，尤其是深部高应力软岩巷道支护，一直是矿业工程难点问题之一。随着矿井开采规模的增大和开采深度的不断加大，软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出，软岩问题愈趋严重，直接影响煤矿安全高效生产。本文分析了软岩的概念及分类，提出了软岩巷道支护对策与主要支护形式，并指出了以后软岩巷道支护新的发展趋势。 关键字：软岩巷道；高应力；支护对策 1 引言 由于煤层赋存条件的复杂、多变，煤层开采条件的不可选择性，多数矿井的生产和建设都将面临不同程度、不同数量的软岩巷道开掘及维护难题。特别是服务年限较长的准备巷道、开拓巷道施工、维护，需解决一系列软岩巷道问题，比如巷道自稳时间短、变形大、难维护、返修率高等。加之多数软岩巷道断面较大，巷道变形破坏的影响因素复杂[1]，在支护设计中，要考虑多方面的影响因素。软岩巷道的变形主要体现在顶板下沉量较大，两帮收缩、偏帮、底鼓严重。巷道的变形严重影响到运输、通风、行人的问题，因此寻找合理的支护方式已经迫在眉睫。 2 软岩的概念及分类 工程软岩是指在工程力的作用下，能够产生显著塑性变形的工程岩体[2]。在煤矿巷道支护工程中，巷道围岩就是所研究的工程岩体；工程力则是指作用在工程岩体上的力的总和，它包括重力、构造残余应力、水的作用力、工程扰动及膨胀应力等。该定义揭示了软岩的相对性，实质即工程力与岩体的相互关系。当工程力一定时，不同岩体可能表现为硬岩特性，也可能表现为软岩的特性。而对于同一种岩石，在较低工程力的作用下可表现为硬岩的变形特性，在较高的工程力作用下可能表现为软岩的大变形特性。按其上述特性，大体上可分为4大类：低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩。 1)低强度高膨胀性软岩巷道，围岩不仅松软、强度低，而目_遇水软化、膨胀，对风、水、扰动十分敏感。巷道围岩变形速度快、变形量大、持续时间长，给支护带来极大困难。软岩之所以能产生显著的塑性变形，主要是因为软岩中的泥质成分和结构面控制了软岩的工程力学特性。软岩一般具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性以及工程扰动性等工程力学特性。 2)我国煤矿开采深度以每年8～12m的速度增加，开采深度超过1000m的煤矿已有数十处，部分矿井重力引起的垂直应力明显增大，构造应力场复杂，地应力高；在高地应力作用下，开采扰动影响强烈，围岩破坏严重，煤岩体的扩容现象突出，表现为大偏应力下的煤岩体内部节理、裂隙、裂纹张开，出现新裂纹导致煤岩体积增大，扩容膨胀。
浅谈软岩巷道支护
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/758574533.html, 浅谈软岩巷道支护 作者：张法兵 来源：《科学与财富》2016年第13期 摘要：随着煤矿开采深度的加大，矿山压力显现明显，巷道支护十分困难，许多原本不 是软岩的岩体成为工程软岩。软岩巷道问题长期困扰着矿井正常的生产接续。通过对软岩巷道稳定性研究，可对复杂条件下巷道的支护、施工技术起到补充、完善的作用。研究软岩巷道支护、施工对煤矿安全生产和经济效益有着重大的意义。 关键词：煤矿巷道掘进软岩支护方式 一、前言 深井地压问题是矿井开采达到一定深度后出现的一大技术难题。当开采深度达到一定深度后，巷道周边的集中应力超过了巷道围岩的强度，巷道周边会产生各种形式的破坏，矿压显现变得更剧烈，与浅部岩层相比，差异较大。在矿井深部，即使在岩体本身强度较高的岩层内，也会出现类似软岩问题，即围岩压力大，支护困难。 二、软岩巷道的特征及支护 1、软岩巷道的特征 软岩巷道最明显的特征是地压显现比较剧烈，巷道维护困难，主要表现在围岩的自稳时间短、来压快、围岩变形量大、速度快、持续时间长、四周来压、底鼓明显、遇水膨胀、变形加剧，可以用4个字来概括：松、散、软、弱。 2、软岩巷道支护困难原因 造成软岩巷道矿压显现明显，支护困难的原因是多方面的，最主要的原因有以下几个方面。 （1）岩层成岩年代晚，胶结程度差 我国软岩矿区主要分布在开采新生界第三纪褐煤和开采中生界上侏罗纪的褐煤的矿区，这些矿区岩层非常松软破碎，易风化，因此怕风、怕水、怕震。 （2）岩石强度低 煤矿软岩多为泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩等，单项抗压强度都比较低。由于岩石强度低，在中等或稍高应力水平状态下就能产生较大的围岩变形，支护困难。
关于软岩支护技术
关于软岩支护技术 前言 巷道支护是井工开采工程的核心，是一切安全生产和效益的基础，随着开采条件的日益恶化，采深的迅速增加，支护对井工开采的制约作用日趋明显，先进采矿方法能否实现，在很大程度上取决于巷道支护状况和有效断面能否得到保证。 第一节，深井巷道围岩强化支护技术体系及实践 一，深部高应力巷道：常规支护不能满足要求的一类巷道。 1，采用传统的架棚支护、锚杆支护都不能有效维护巷道。 2，以德国为代表采用U型钢可缩性支架、壁后充填、预留变形量架棚支护的方式，也不能有效维护巷道。 3，常常在掘进时就需要多次卧底、返修。 为此：出路在于发展新型锚杆类支护综合治理比较乐观，目前遇到的大部分问题可以得到解决或改善。 如：德国向我国输入U型钢可缩性支架、壁后充填技术，在德国使用范围400-600米深，可是在我国达到400米深度就解决不了我国的问题。 二，深部支护问题： 1，相当一部分埋深达到800-1000米的深井巷道支护难度不大，可以采用常规的支护技术解决，因此深井巷道支护并不都属于复杂困难支护巷道，我们关心的焦点是深部难支护巷道称为深部
支护问题。 2，它通常是指主要由于巷道埋藏深度导致的围岩较高的水平应力，使相对软弱的岩体发生大范围破坏，并产生大变型的一类工程支护问题。 三，复杂困难条件： 1，由于地层运动和成岩过程产生的强构造应力集中区，水平应力通常较大；这类构造区域内巷道变形有自身规律，其中顶板支护的安全可靠性要求较高。 2，膨胀性岩体、泥质岩体遇水泥化等条件，由于物理化学原因导致的岩体力学承载性能的衰减、岩体的变形等。 3，由于开采造成的次生应力集中区产生的巷道支护问题。 四，深井软岩成为支护重点： 1，深部高应力巷道的两个显著特点： （1），原始应力水平相对围岩强度高。 （2），采动附加应力更趋强烈、围岩破碎区范围进一步加大，不易形成结构效应。 2，时间效应强烈、变形速度快，不易长期维护： （1），第一类，围岩软弱型、即软岩巷道； （2），第二类，采动影响型、即动压巷道； （3），第三类，深井高应力型、即深井巷道； 五，巷道大变形、难以支护原因： 1，围岩松软破碎：单轴抗压强度﹤10-20MPa；
煤矿软岩巷道支护技术
煤矿软岩巷道支护技术 发表时间：2018-02-26T10:42:14.743Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：张晓赟 [导读] 摘要：一般而言，在煤矿巷道形成后，岩层受力均衡状况被打破，特别是岩层的应力会重组从而达到新的平衡，但一旦切向力作用过大，而反作用力不断减小，则会导致岩壁受力处于极端状态，而这种受力不均衡的情况也会逐步朝着巷道周围进行蔓延，最后导致岩壁异常拓展及变形，受力条件也在不断恶化。 太原理工大学山西太原 030000 摘要：一般而言，在煤矿巷道形成后，岩层受力均衡状况被打破，特别是岩层的应力会重组从而达到新的平衡，但一旦切向力作用过大，而反作用力不断减小，则会导致岩壁受力处于极端状态，而这种受力不均衡的情况也会逐步朝着巷道周围进行蔓延，最后导致岩壁异常拓展及变形，受力条件也在不断恶化。要避免严重事故发生，则需对巷道岩层进行支护，特别是一些质地较软的岩层，更需要采用科学的支护方案。要让软岩巷道支护保持能达到预期效果，则需采用科学有效的支护技术与方法。就此将从煤矿软岩巷道支护技术应用方面入手，进行具体分析与探讨。 关键词：煤矿软岩；巷道；支护技术 引言 煤矿是十分重要的能源，煤矿消耗量巨大，而煤炭的储量却在逐年下降，煤矿层的深度也越来越大。煤矿井下作业环境恶劣，如果地质条件比较差，则会造成煤矿井下作业危险度增加，需要结合实际情况选用巷道施工支护技术。基于此，对煤矿井下软岩巷道施工支护技术进行深入研究意义重大。 1 巷道支护理论概述 煤矿巷道支护理论是煤矿支护理论的一个基础性内容，从古至今，人们始终没有停止过对能源的开采和应用，而煤矿巷道支护技术也已经有了十几种理论形式，其中较为常见的就是悬吊理论、加固理论、最大水平应力理论等，其中悬吊理论主要就是应用于软围岩巷道顶板锚杆技术，在实际的煤矿开采中，虽然这种巷道技术较为少见，应用也不多，但是这种悬吊理论却能够更加直观地为煤矿开采给予帮助。而加固理论则从宏观的角度分析了煤矿巷道的内部结构，加固理论也具有自身的特点和结构特征，一般情况下都是在被纵横交错的弱面切割的岩层中安装锚杆，这样可以提升煤矿内部巷道的稳定性。除此之外，最为常见的就是澳大利亚锚杆支护技术，该种技术在某种程度上可以克服水平应力，避免巷道内部出现变形、破裂等问题。但是澳大利亚锚杆支护技术也有着一定的应用范围，通常情况下更适用于巷道平行于最大水平应用力，而其并不适用于垂直水平应用力。 2 软岩巷道支护特点 从科学的角度上来看，软岩巷道主要就是指容易风化、土质黏结性差、土质松软、稳定性差的岩石等，由于软岩石巷道硬度较差，很容易受到外界环境和因素的影响，所以在对这类煤矿进行巷道支护设计的时候应该格外注意。如果需要用数据来判断的话，通常就是松动圈厚度达到1.5m以上的被称之为软岩。从我国目前的地形上来看，软岩的分布并没有规律，很多地区都有软岩分布，通常情况下成岩土层较为深厚并且年代久远，其岩层无论强度大小都被称之为软岩。软岩的自身性质也将会决定巷道的实际特点。不同程度的软岩也应该有着具体的划分，并不是所有的软岩都符合同一情况的巷道设置。可见软岩巷道支护具有一定的要求和特点，只有站在正确的角度去分析和理解问题，才会更好地设置巷道内部的结构，为实现巷道支护体系的完善性奠定坚实的基础。 2 目前国内软岩巷道主要支护方法 2.1 全部刚性类 全部刚性类主要是指闭合钢架、完整预制模板、现场浇筑混凝土等方面的支护。当然，由于支护刚性增加，围岩受到的压力也会更多，所以即便是支护可靠性增强，岩层负载未曾减少，且支架改变与损坏问题未能解决。因此，这类支护并不能很好地协调围岩和支架的受力关系，且无法将刚性及强度配合巷道受到严重形变与压力的围岩进行配合，也会导致更多新问题产生，即如岩层断层增加、工作效率减少、资金投入过大等。 2.2 科学设计巷道位置 （1）在设计巷道前需要对矿井下水文地质情况、工程地质特点、应力场分布、岩层岩性等进行真实而完整的调查，以保障巷道设计的科学性。（2）在进行大巷道布设时，走向的选择应该尽可能地与应力的方向相平行。同时，还需要避免不同节理发育带、断层等情况。（3）在设计巷道的过程中应该尽量保持简单明了，避免空间的交错重叠。同时，矿井下峒室的施工过程需要按照巷道的实际情况来调整顺序。 2.3 U型钢伸缩类 按照软岩体积可变的特征进行设定支架，而这种支护主要是针对已出现体积形变的岩层或断层破裂位置的支撑。而且其优势在于具有较强的可变性，此外本身也具备更多的承受与支撑能力；从而保证支架受到的力与围岩应力完全相反，也就是说在特定情况中支架本身可进行伸缩，而对应的负荷量也会出现增大减小等调整，从而保证支护效果的有效改进。不过，在现实运用时，考虑到U型钢伸缩类支架的最大承重力往往无法体现。导致问题的主要因素是，巷道挖掘及支护技术都无法解决支架背面出现各类规格的空洞，从而导致支架附和围岩接触面十分不均匀。一旦围岩形变，支架由于综合负载的总体作用而出现崩塌形变，而且受力条件较差，往往会因为弯曲、扭转等形变情况而无法进行支撑；此外，由于对支护阻力有更加严苛的要求，对于钢制架的质量也要求越大，这也间接加大了钢材用量，提升支护资金投入。 2.4 综合类 综合支护就是不同的支护方式进行组合，如：锚喷组合注浆加固、U 型钢伸缩配合注浆等。无论哪种综合支护方式，都需按照软岩巷道围岩特征及具体情况进行挑选和运用，且需明确科学的支护方案及数据。此外，锚喷支护应作为优先选择，因为其具有更强的适用性与功能性，能满足一些复杂条件下的支护。此外软岩属于难以找到支点的岩体，因而支护存在难度性，而针对软岩巷道，综合类支护技术的运用需注意以下几方面的问题：a）尽量向外岩层给予抗拒力从而调整岩体的整体受力情况，避免出现碎裂、形变问题，也能保证围岩的稳固性，当然，在岩体内部入手，则需强化其强度，从而保证具有更强的负荷承受力；b）U 型钢伸缩类支架的泛用性较强，但考虑支护成本的问题，可局部采用；且设置支护后，无论在填补还是施工方面，最终效果往往会对支护情况造成一定作用；c）锚喷支护是目前较为先进
应用煤巷锚网索支护技术预防顶板事故发生李学文
应用煤巷锚网索支护技术预防顶板事故发生 李学文 （龙煤矿业集团鹤岗分公司兴安煤矿，黑龙江鹤岗154102） 摘要该文简要阐述了锚网索支护工艺对复合顶板在实际中的成功应用、预防了顶板事故的发生，探讨支护技术的使用范围及其采用锚网索支护技术的可行性及优越性。 关键词锚网索支护复合顶板支护优越性应用 中图分类号TD353+．6文献标识码C 在较差的围岩条件下，为提高支护效果而通常采 用锚杆辅以锚索做加强支护。兴安煤帮巷道的支护形 式多采用锚杆结合锚索、钢筋网联合支护的形式。 1各项支护参数确定 （1）锚杆长度的计算： L=KH+L 1+L 2 式中：L－锚杆的长度，m； H－软弱岩层厚度（或冒落拱高度），m； K－考虑软弱岩层变化的安全系数，一般取2； L 1 －锚杆锚入稳定岩层中的深度，一般为0．25 0．3m； L 2 －锚杆在巷道中外露长度，一般为0．1m （2）锚杆的间排距： a=（Q/HKr）1/2 式中：a－锚杆的间排距，m； Q－锚杆设计锚固力，t； r－软弱岩层的容重，t/m3。 （3）锚杆杆体直径、托盘、锚固剂选择： 根据巷道实际情况，要求顶锚杆锚固力不少于100kN，帮锚杆锚固力不少于60kN，锚杆杆体直径20mm，材料左螺旋无纵筋螺纹钢，托盘为直径120mm 圆形铁托盘。锚固剂选用树脂锚固剂，搅拌时间15 24s，安装等待上托盘时间大于7min。 （4）网。巷道铺设钢筋网，帮、顶辅严，网边搭接100mm。钢筋网规格采用宽1m、长2m，网径50mm。网要铺平贴紧，用锚杆托盘将网贴岩壁，网与网之间搭接100mm 200mm，双丝双口、逢环必联。 （5）锚索采用直径17．8mm低延伸率钢绞线，强度级为1860MPa，破坏负荷不低于180kN。铁托盘采用工字钢，长度500mm，中间钻18mm眼，锚固剂选用树脂锚固剂，一般钢绞线长度6m以上，应锚固在顶板坚硬岩石段不小于1．0m，锚固剂端头锚固。 *收稿日期：2011－07－06 作者简介：李学文（1974－），男，工程师，黑龙江省鹤岗市人1994年毕业于阜新煤炭工业学校采煤专业，现任黑龙江龙煤矿业集团鹤岗分公司兴安煤矿掘进二区副区长。2抓好锚杆锚索的安装质量 （1）合理布置眼位和药量，尽量减少爆破作业对煤巷两帮的破坏，保证煤岩的完整性。 （2）严格按设计要求的角度、间排距钻设锚杆（锚索）孔，落煤后及时组织人员敲好顶帮，由当班验收员按设计要求定位标记锚杆（索）眼位，同时在钻杆上做标记，保证打眼深度，跟踪监督检查锚杆（索）的安装，确保锚杆（索）的安装质量。 （3）施工打眼时要严格按标记深度钻眼，锚杆眼的深度应小于锚杆长度50mm，误差不超过10mm，以利于锚杆安装后托板贴紧煤壁。 （4）锚杆、锚索的安装必须按要求进行，锚固剂、锚杆、锚索、托盘和螺母等性能强度、结构必须与设计锚固力相匹配，各种材料入井必须有产品合格证。巷道顶帮锚杆的方向、位置和密度必须符合设计要求，托板和护板必须贴紧顶板和煤壁，不得松动，接触面积达到80%以上。出现顶帮锚杆不接顶贴帮时，要重新补打锚杆。网要展开铺平，贴紧顶板和煤帮，用锚杆托板压紧。螺母的拧紧力矩不小于100N·m。锚杆、锚索安装前，必须要压风将孔内煤岩粉、水等吹洗干净。 （5）锚杆、锚索安装，必须按作业规程规定的施工操作程序进行，先装快速药卷，再装慢速药卷，用锚杆（索）将药卷送至孔底后，用搅拌装置边搅拌，边用力迅速向孔底推进锚杆（索），待药卷得到充分搅拌后停机，搅拌时间为30s，搅拌要连续进行，中途不得停顿。锚杆搅拌后上托盘，1h后二次预紧；锚索搅拌凝固1h 后上托盘张拉。其预紧力必须达到设计要求，托盘要紧贴岩面。 （6）矿、区两级各自建立质量管理机构，质量管理小组每天对掘进工作面锚杆、锚索的安装质量等考核验收，煤矿以生产安全部安监员巡查和综合安全质量大检查的形式对全矿锚网索支护巷道进行抽查，发现锚杆、锚索安装质量达不到设计要求的严肃处理。 3加强顶板观测及时获取顶板信息 （1）锚网索支护巷道按设计要求每隔50m布设1个观测点，断层及围岩破碎带、应力集中区、交岔点等特殊地点加设观测点，顶板离层仪安设在巷道顶板，在 102 2012年第1 期
软岩支护及安全技术措施
软岩施工安全技术措施 三矿开发利用项目环形车场95~94点工作面正在进行穿越含水泥岩层的施工，工作面围岩为红色泥质砂岩、并夹有灰色泥岩，层间接触面光滑，不稳定，岩性松软易垮落，且含水，炮后遇水立即化为泥浆，工作面存在随掘随垮迹象，顶板在打注锚杆过程中时有垮落的特点、为确保本段安全施工及保证工程的施工质量，特编制本措施。 一、施工工序安排及原则： 1、基本方案：“一掘一支”，单进降至2米以下。 2、工作面工序循环安排： 放炮→通风→处理顶板→找规格→超前支护→打注拱顶部锚杆挂网→打上部炮眼→出矸→打注墙部锚杆、挂网→喷射混凝土。 3、放炮后打锚杆及喷浆人员，必须提前做好各项准备工作，准备工作不得占用工作面作业时间；要最大限度安排平行作业，以加快单循环作业时间，减少围岩裸露时间。 4、每道工序均应进行严格认真的质量检查验收，确保工序质量，以工序质量保证工程质量。 5、当围岩趋于稳定，顶板较易控制时，必须提高单进，以加快施工进度。 二、打眼放炮 1、爆破图表的调整：顶部6个炮眼眼位比设计掘进断面降低100㎜进行布置，只打眼不装药，其下周边眼比设计断面缩400mm布置，隔眼装药，炮后根据围岩情况对欠挖处直接用洋镐和风镐修边开挖。
2、打下部眼时，必须随时注意工作面正头岩石情况，如出现裂隙，随时停钻橇落。 3、为确保炮眼质量，控制工作面成形，左右两侧打眼工必须定人、定岗、定眼位，将炮眼质量责任落实到具体的打眼工和标定眼位的人员上。 4、针对个别炮眼眼口较大，有水，难封堵的情况，炮泥选择较好的黄土提前加工，并加快装药联线速度，以确保封口炮泥的严密有效。 三、顶板管理及支护措施 1、为确保顶板安全及围岩稳定，每次放炮后，先处理浮矸危石，而后立即采用风镐或洋镐由外向里修边开挖至设计尺寸，并设置好3根前探梁（见附图）。 2、前探梁上铺设网片，通过网孔打注锚杆。 2、打注拱部锚杆、挂拱部网时，安排有经验的职工观察巷道顶板，随时对顶部可能发生垮落的矸石向工作面作业人员发出警告并采取措施。 3、打注拱部锚杆时，操作人员站在顶板安全地点，并踩渣作业，锚杆角度与围岩岩面垂直，全长锚固。 4、网片尽量贴紧岩面，对未贴紧岩面处，采用木板或大块片石充填，并保证其不能从网格中掉落。 5、挂网时，对涌水地点用胶管做导水处理。 6、喷射混凝土时，严格按配比配料并拌匀，以保证支护质量。 7、喷射混凝土时，采用先墙后顶的顺序，并将片石后的孔隙喷填密实，使之成为一个整体。 8、工作面出渣后，先打注墙部锚杆并挂网，之后再进行其他作业，以防墙部垮落。
煤巷锚网索梯支护顶板事故的预防示范文本
煤巷锚网索梯支护顶板事故的预防示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
煤巷锚网索梯支护顶板事故的预防示范 文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 梧桐庄矿是20xx年正式投产的一座设计生产能力120 万t/a的大型矿井，分南北两翼布置生产，主采山西组2 #煤层。目前主要掘进巷道分别布置在北翼二采区和南 翼的一、三采区，采区回采巷道除个别过断层、顶板破碎 带地段采用U型钢可缩支架支护外，其余均采用锚网索梯 支护，采区部分开拓准备巷道也采用了该支护方式。截止 目前，已利用锚网索梯支护技术安全掘进煤巷两万余米。 在煤巷掘进过程中，梧桐庄矿通过采取合理确定支护参 数、强化现场施工管理和顶板监测，重点做好后路顶板维 护和掘进工作面迎头工程地质条件监测等措施，成功杜绝 了煤巷掘进顶板事故，取得了显著成效。
1 支护作用原理 煤巷锚网索梯支护是锚杆、锚索、塑料网、金属梯形梁或W钢带联合支护，共同支撑煤巷顶板的一种新型混合支护技术，它的作用原理就是利用锚网索梯支护强化和提高巷道顶板一定范围岩层的抗剪压能力，形成强化承压拱，抵抗巷道围岩变形，达到支撑维护巷道的目的。其具体作用就是通过对顶锚杆在一定预紧力作用下进行端锚，使端锚范围内的复合岩层在锚杆的弹性压缩下形成组合梁，同时利用锚固于稳定岩层中的锚索对给合梁在一定预紧力作用下进行悬吊，进一步增强组合梁的支护强度。 2 顶板事故预兆
软岩巷道支护设计
软岩巷道支护设计 邱照辉 (鸡西矿业集团公司梨树煤矿,黑龙江鸡西158100) 摘 要:梨树煤矿建矿以来一直受软岩困扰。该矿通过对软岩巷道岩性的分析,以采面上、下巷为主,应用悬吊理论与组合梁理论,设计锚、网、索、钢带的联合支护方式,有效地控制变形、片帮,为矿井安全有效地管理软岩巷道提供了科学依据。 关键词:锚杆;围岩;联合支护中图分类号:T D353 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2009)09-0088-03 Design on Support in Soft R ock Tunnel QIU Zhao -hui (Lishu C oal M ine ,Jixi M ining Industry G roup C om p.,Jixi 158100,China ) Abstract :Lishu C oal Mine has been plagued by s oft rocks.By analysis on the lithology of s oft rock tunnels ,taking the upper and down tunnels as dominant factors ,the theory of suspension and com pound beam was ap 2plied ,the combined support with bolt ,net ,cable and steel belt was designed.The deformation and wall cav 2ing were effectively controlled.The scientific basis was provided for controlling s oft rock tunnels safely and ef 2fectively in coal mines. K ey w ords :bolt ;host rock ;combined support 0 前言 梨树煤矿隶属于鸡西矿业集团公司,近几年刚改扩建投 产,设计年产量为90万t Πa 。该矿主产煤种为主焦煤,煤层赋 存稳定,可采厚度218～310m ,煤层顶、底板为复合型顶板,以黑灰色粉砂岩居多。因岩层软、围岩压力大,给开采带来表2 需建图层列表 表3 设置文字样式 文字样式名称 字体名文字高度 宽度比例 备注 ST 2.2宋体 2.2(小五) 1 标注汉字 ST 2.5宋体 2.5(小五)1标注汉字 T NR2.2 T imes NewR oman 2.2(小五)1标注数字 备注 一般而言,粗线取0.3mm ,细线取0.09mm 。 2.6 保存文件 打开“文件”菜单单击“另存为”打开图形另存为对话框,在存为类型下拉框中选“”文件类型在文件名中输入“采矿图模板”单击“保存”出现“样板说明对话框”在模板说明对话框中输入以下说明:采矿专用模板,比例1:1,单击“确定”,此时系统会在相应的位置创建一个“采矿制图模板.dwt ”模板。最后将建好的图形保存为.dwt 格式,并存放在autocad \cadt 2 em plate 目录下[8] 。这样,在下次新建图形时,可以从“使用样 板”进入绘图界面。对新图保存时,缺省类型为.dwg ,不会覆盖原有的样板文件[2]。 3 模板的使用 把采矿图样式绘制成标准模块,从而统一了采矿制图的标准,消除了制图中的任意性,减少了绘图人员的工作量,为二次开发修改图形打下了良好的基础。用户可以根据自己的使用习惯和需要灵活地建立1套模板。在用AutoC AD 具体进行绘制相关图形时,就可以根据需要使用自己定制的相关模板。当然,如果条件允许,还可以利用专用的采矿C AD 绘图软件包,同样可以节约大量的时间,提高绘图效率。在这方面,中国矿业大学矿业工程学院林在康教授做了大量的AutoC AD 二次开发工作,研发了一系列基于C AD 的数字化矿井模型和煤矿生产技术软件包[4]。 4 结束语 上述是制作样板的几个方面及一般方法,用户可根据工作的需要自定义特色的专业设计模板。结合在工作中的绘图实践,所制作的图形样板很好地符合了我国国家制图标准以及采矿制图标准。通过模板的合理使用,可大大缩短了绘图的前期准备时间和设计周期,减轻了设计者的工作强度,大大提高了设计效率。 参考文献: [1] 煤矿地质测量图图例[M].北京:煤炭工业出版社,1989. [2] 吴永进.AutoCAD2006中文版特训教程[M].人民邮电出版社, 2006.[3] 张荣立,等.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.[4] 郑西贵.采矿AutoCAD2006入门与提高[M].徐州:中国矿业大 学出版社,2005.[5] 周跃进.AutoCAD2002模板的绘制与使用[J ].矿山压力与顶板 管理,2003,(3).[6] 杨建根.AutoCAD 制图模板的开发与制作[J ].机械设计与制造, 2005,(12).[7] 张俊,等.基于AutoCAD 技术绘制采矿工程图[J ].采矿技术, 2005,(3).[8] 马源晖,刘让铁.AutoCAD 模板文件制作过程详解[J ].金属加 工,2008,(5). (责任编辑 王凤英) 收稿日期:2009-04-15;修订日期:2009-06-15 作者简介:邱照辉(1982-),男,黑龙江鸡西人,助理工程师,2006年毕业于黑龙江科技学院,现任鸡西矿业集团梨树煤矿生产技术科主任工程师,T el :0467-2788408。 第28卷第9期2009年9月 煤 炭 技 术C oal T echnology V ol 128,N o 109 Sep ,2009