主要巷道支护技术研究分析措施

0/250/25QSYK-1神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术争论方案二○○九年六月名目1b5E2R。1p1Ean。4DXDiT。255PCzV。5jLBHr。6xHAQX。6LDAYt。6Zzz6Z。6dvzfv。6rqyn1。实施方式〔具体方案〕7Emxvx。16SixE2。186ewMy。18kavU4。18y6v3A。18M2ub6。190YujC。20eUts8。21sQsAE。21GMsIa。22TIrRG。个人收集整理个人收集整理-仅供参考18/25QSYK-1神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术争论方案工程地必要性现状分析矿井地质状况矿区钻孔揭露地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、第四系，含煤地层为276.50m，岩性由灰、灰白色长石石冒落、不稳定—中等冒落、中等稳定岩层，底板为不稳定岩层.7EqZc。矿井地层中含水层属弱～中等富水性，分别为第四系孔隙潜水含水层〔Ⅰ、白垩系砾岩〔Ⅱ～〔Ⅲ～八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层〔Ⅳ、八～十八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层〔Ⅴ、十八煤以下至底局部界限砂岩含水层组〔Ⅵ有四层，分别为安定～直罗组裂隙孔隙含水层顶板隔水层、二～八煤含水层顶板隔水层、八煤及其顶底板泥岩隔水层、十八煤及其顶底板泥岩隔水层.lzq7I。主要巷道设计布置层位--三煤间进入煤系地层，穿过三煤后进入二煤底板.22°～24°～25°，副斜井坡度为22°～25°，所处层位为四上-二煤之间地砂岩层.该层位由灰、灰白、深灰色不同粒级地砂岩组成，属二煤-八煤间砂岩含水层〔I2.63～214.6m63.66m.依据地质勘探报告，三煤顶板岩石虽孔隙率不大，但吸水率较高，软化系数低.岩石强度低，不结实，为易冒落地一类无周期来压顶板.RP0.375MPa，属较脆弱类底板；粉砂岩RP2.72MPa，属脆弱类底板.zvpge。1-1是岩层综合柱状图.1-1岩层综合柱状图回风斜井由六煤~22°～15°～25°.在二煤露头位置进入二煤，沿二煤底板施工.2.06～8.1m4.75m；二煤顶板岩性总.厚度0.57～71.09m，平均11.55m，伪顶主要发育于井0.5m；底板岩性以粉砂岩为主，次为细粒砂岩及泥岩，0.53～21.14m5.06m5m；顶板地侏罗系上统安定组~中统直罗组裂隙孔隙含水层II3.4～372.33m127.12m，层位较稳定，渗透性强、导水性好.NrpoJ。主斜井皮带皮带搭接硐室位于主斜井中部〔742m-770m，布置在二层三煤间地岩层中，岩性以粉砂岩为主，次为细粒砂岩及泥岩，厚度3.07～22.47m，平均14.21m.1nowf。＋1265m1172m水平中部车场布置在二煤~四上煤之间，巷道穿过地岩层由下而上为中－粗砂岩、三煤、细~粗砂岩、二煤、细~中、粗砂岩，局部巷道穿过二煤顶板.fjnFL。＋1065m水平中部车场布置在三煤~揭露岩层同回风斜井；+1065m后石门、11采区水泵房、变电所、11采区水仓布置在二煤~五煤间不同粒径地砂岩中.tfnNh。〔6〕110201、110203工作面回风巷、运输巷、辅运巷由二煤底板沿走向上坡进入二煤，沿二煤底板掘进.HbmVN。课题争论地必要性主要巷道支护消灭地问题三条斜井井筒、车场巷道设计均承受锚网喷支护，回采巷道承受锚网支护,施工过程中均消灭不同程度地顶板下沉、裂缝、脱层掉包及底臌等现象，局部消灭冒顶.主要表现是①顶板喷层受挤压变形、掉包、下沉，锚杆支护失效，个别锚杆被拉出或拉断，初喷巷道较成巷后地巷道这一现象突出，掉包严峻时消灭冒顶；②两帮受顶板下沉和底臌影响，喷层开裂、向外臌出，巷道宽度不够；③巷道底板臌起，最大底臌量1400mm，造成轨道变形，巷道高⑧局部巷道无淋水现象，岩层受风化后，顶板也很快掉包、底板臌起.V7l4j。巷道变形破坏影响因素分析围岩强度：即普氏系数f，主要指标是岩石单轴抗压及抗拉强度〔MPa；巷道深度：巷道在地下埋深，即kγH，k与上覆岩层“岩梁”地支撑跨度有关；围岩性质：围岩地矿物成份、膨胀性、蠕变和流变性质等；松动范围：巷道开挖后，围岩体松动、碎胀后直接作用在巷道地重力；地应力包括原岩构造应力以及相邻巷道开挖或采动压力所造成地影响；温度、水、瓦斯：易造成围岩软化、泥化、碎裂失稳；支护形式：巷道断面外形、支护材料、构造、参数等均影响巷道稳定性；宁煤主要因素是顶板水、软岩，二者地耦合作用，使得巷道围岩发生大面积变形破坏.巷道支护难度分析变形明显.依据地质勘探报告供给资料显示：各煤层顶底板岩性和厚度变化较大，可采煤层顶底板岩性主要以砂岩及粉砂岩，泥岩次之，并有泥岩或炭质泥岩地伪顶、伪底，主要特征是①岩石较松散；②岩石易风化；③岩石较完整，岩体构造多为互层状；④煤层顶底板岩层均属较.从现场施工揭露状况来看，根本与地质报告供给地岩性相符，巷道开掘后，产生松动压力，围岩脱水风干或遇水后岩石产生膨胀压力，在巷道四周岩层应力重分布地状况下，消灭巷道变形特征.83lcP。明显，巷道在上述因素影响下，支护地强度、难度相当大.课题争论地必要性键技术问题还没有从根本上解决，因此，清水营矿主要巷道支护需要在理论上进展探讨突破.mZkkl。效劳期间不发生失稳现象.AVktR。含水层对顶底板影响大，由于巷道使用时间长，顶板水对围岩地软化作用明显，争论水。与岩层地相互作用机理，找到防治水患地有效措施是至关重要地。。求严格.因此，主要巷道支护综合技术争论是急需进展攻关争论地重大技术课题。国内外同类技术进展状况长期以来，软岩巷道支护始终是煤矿巷道支护中地一个重点，而不稳定巷道支护则是巷道支护中地一个难点.特别是含水地极不稳定软岩巷道，由于水地软化作用，巷道支护难，极易造成巷道围岩压力增大，使得巷道围岩发生变形破坏相当严峻.gIiSp。.由于煤层赋存条件差，巷道围岩多为粗砂岩，岩性松软，强度低，且顶板存在富含水层，目前巷道.特别严峻地是主井消灭严峻失修.由于巷道地变形破坏，严峻地制约了矿井地正常生产，给矿井地开采、运输、通风、行人及.因此，解决巷道地支护问题具有格外重要地现实意义.uEh0U。目前，国内外对这类巷道地支护，承受地支护方式主要包括锚网〔带〕喷联合支护、可这几种支护方式均承受过，但仍没能解决巷道地稳定问题.究其缘由，主要是各种金属支架支护方式虽然承载力量较大，但仍属被动支护，其承载力量与埋深巷道围压相比仍显缺乏，且且锚固力缺乏，不能有效掌握围岩松动范围地扩大，形不成牢靠有效地支护构造，从而造成支护构造承载力量严峻缺乏，导致了支护构造地全面破坏.因此，对于不稳定巷道地支护，一方面需承受主动支护，充分调动围岩本身作为支护构造地一局部，另一方面应设法提高围岩地整体强度，掌握松动范围地扩大，防止风化，阻挡地下水地作用，且要争论围岩地变形破从而解决这类巷道地稳定问题.IAg9q。在美国，不管矿井地地质采矿条件如何变化，均承受大于或等于1200×1200〔mm〕地锚杆间排距，随着支护条件地变化只在锚杆、锚索选型上进展变化，所以美国矿井地支护效率格外高.100m地状况下，实现了单台锚杆机地配套支护，因此其巷道支护本钱也相对大大降低.WwghW。不能满足不同地质采矿条件地变化.不同矿井和同一矿井地不同区域地质采矿条件是不同地，应依据不同地地质采矿条件，确定不同类型地巷道支护构造和支护参数，实现合理有效地控。制顶板是煤矿实现高产高效地重要内容。争论目地及意义面，大断面、软岩、存在含水层地巷道支护问题是宁煤集团急需解决地重大技术课题.ooeyY。目前清水营矿，存在主要巷道支护难、巷道变形大、巷道发生冒顶等隐患，这些因素地存在，导致巷道掘进速度慢、支护本钱高、修理量大，安全状况差.BkeGu。系统是实现矿井安全开采地关键.PgdO0。“主要巷道支护技术争论”课题，对我国类似矿井实现安全、高效开采具有重要地理论和现实意义.争论开发内容清水营矿巷道冒顶案例统计、分析与分类争论；巷道围岩失稳机理争论①岩体渐进破坏地特征与演化机制；②岩体平衡态失稳力学模型地建立；③岩体失稳破坏地影响因素地争论〔岩性、层位、水；巷道支护技术争论①支护形式地争论；②支护参数地确定；③不同围岩条件下地支护类型与参数地确定方法.巷道稳定性安全监测技术争论〔索〕受力状态连续监测、巷道外表位移监测等.巷道支护试验争论.3cdXw。主要经济技术指标、工程最终目标综合争论与工程实施，实现巷道地长期安全；h8c52。术体系；对主要硐室支护技术给出建议.关键技术及创点极软巷道围岩失稳机理地争论；水患软岩巷道支护技术；支护参数地合理确定方法；巷道大变形掌握技术；巷道冒顶地监测准则与掌握措施.争论或研制开发地技术路线，实施地方式、方法、步骤课题地总体争论思路。宁煤矿区属于顶板软、赋存有含水层、岩层成岩性差、煤层变异性大地简单地质条件，实现巷道安全效劳地关键技术包括巷道静压状态地稳定、开采形成地动压条件下地巷道支护牢靠性、稳定性、可控性等，因此针对矿区地地质简单性、巷道跨度大地特点，为实现课题地总体争论目标，本课题承受多个学科相互渗透地争论方法.课题争论涉及地领域包括采矿、地质、数值模拟计算学科、试验争论等，参与工程地人员具有多学科穿插地特点，并吸取消化国际上在巷道支护方面地最争论成果，留意现场试验争论成果。通过各学科地联合攻关争论，形成大跨度、软岩巷道支护地理论、方法、工艺、监测与。危急性评价等一整套巷道支护体系。争论方法〔实测〕争论等综合争论方法.承受岩石力学、矿压等理论争论巷道失稳机理与破坏类型；应用岩石破坏过程分析软件计算围岩应力场和煤层应力分布规律；承受理论与现场争论相结合地方法，争论巷道支护技术；承受试验室争论方法争论软岩与水地作用关系；实行监测—补强—监测地技术途径，实现巷道地安全；掌握.技术路线本工程总地技术路线：软岩巷道支护地理论与方法；争论巷道支护形式、支护参数及影响因素.案例分析与分类争论主要巷道发生地冒顶显现特征，分析争论冒顶发生地缘由、实现地条件、破坏准则等.试验争论水对软岩地力学机制及影响程度.修改材料地力学模型及参数，并编制出计算煤岩地数值模拟软件，对软岩巷道围岩地应力状态进展计算分析.XVauA。根底参数地实测争论.主要巷道支护设计与参数确定.监测手段地选择与方案确定.支护技术地完善.实施方式〔具体方案〕相关争论内容〔具体条件下地支护形式与参数确定〕.包括：巷道松动圈实测争论；锚杆受力状态；锚索受力状态；巷道外表位移观测争论；支护形式完善、参数优化.5-1是应力图和声放射图，明显，巷道破坏范围超出了一般锚杆〔索〕能到达地范围.bR9C6。5-2是进展加固围岩后地主应力和声放射图，通过围岩加固，巷道根本处于稳定状态.〔1〕〔2〕〔3〕5-1〔4〕5-2地质开采条件分析从巷道掘进揭露状况看，地质采矿条件具有如下特点：岩层具有含水层，且厚度较大；顶板岩层属于软岩；地质条件简单，含水层厚度、富水性变化大；巷道断面大；巷道变形大.支护方案针对清水营矿具体岩层条件、目前巷道支护和维护难度，可考虑以下方案：维护方案：网壳支架、锚注、锚索支护〔主井〕掘巷方案：锚网喷、索、注浆支护〔副井〕维护方案。.巷道支护分三个层次.承受网壳支架、高强树脂锚杆、注浆锚杆锚注协作底板钢筋混凝土反底拱联合支护。1〕裂开带柔性支护。支与护相结合地对策，对全断面进展支护，并要求支护体有肯定地收缩率.承受网壳支架进展柔性支护.5-3、。图5-3 网壳支架地径向构造式2〕锚注支护

图5-4 网壳支架地单件构造简图.在简单应力状态下，巷道围岩消灭变化地裂开圈〔松动圈坏范围大、受水害影响难以稳定.QF81D。因此，维护时，对巷道围岩地裂开区加固，加固后地围岩强度比岩层地剩余强度提高。2.0-3.0倍，提高了围岩地整体性，保证其阻抗力能防止围岩破坏和应力向纵深扩展，则加固后地巷道形成稳定地构造承载层。依据巷道破坏状况，在网壳支架架设完毕，预埋注浆管，且注浆管制作成花管，注浆管。数量、固定方式、长度等依据现场状况再确定。3〕锚杆加锚索支护。.。组合拱按V类围岩考虑，锚杆掌握角取45度，组合拱厚度取1.6m，锚杆间距取0.8m，。2.3m2.5m.为加强顶板地支护，再加锚索5m2根.5-6所示。图5-5 组合拱原理示意图图5-6 巷道修理支护预案图〔200；螺纹钢锚杆，φ22×25009800；注浆锚杆φ22×2080041600；反底拱砼，C50300〕Yl4Hd。掘巷支护方案掘巷道围岩相对完整，但压力与压力显现严峻，实行二成巷技术进展支护.一次支护承受一次支护，副井承受长2.5m、直径20mm地螺纹钢锚杆，间距0.8m，排距0.8m，布置950-60mm.qd3Yf。松软，改为自钻注浆长锚杆.E836L。5-75-8、5-9是二次支护示意图.图5-7 一次支护示意图图5-8 二次支护示意图5-9〔自钻锚杆〕支护矿压观测〔索受力、巷道外表位移.测区布置：在试验区每个试验段内布置2个测点，测点间距50.0m，每个测点监测1个断面.2个基点，分别为浅基点个深基点，观测锚杆和锚索区域地离层状况.1-2、3-4地位移变化状况.移监测在同一测区.5-10为巷道离层、锚杆受力监测布置示意图5-10巷道断面仪器布置示意图5-11.〔〔枪2次以上，以避开错误，尽量缩小误差.量取数值后，填入设计地专用表格，注明观测时间，测区测点号，测量人，作为原始资料留存备用.S42eh。仪器构成：主要巷道离层仪：6台； 压力计：18台.主要硐室离层仪：6台； 压力计：18台.其他仪器：锚杆拉力计、测枪等技术、经济可行性及牢靠性分析、论证深部开采、软岩巷道只护技术地系列争论，为宁煤矿区大跨度、软岩巷道支护争论供给.依据相像矿井巷道变形破坏规律地争论，特别是地质条件比较相像、断面尺寸相近地条件地类比争论，结合宁煤矿区地实际条件，争论水患软岩巷道支护技术，在技术经济上都是可行地.501nN。Flac、Ansys、RFPA等计算机计数值算软件，为争论巷道围岩地破坏过程、力学特性提供了计算环境.jW1vi。该课题地争论对兖矿集团所属矿井具有重要指导意义，对我国类似矿区地巷道支护具有指导意义，该工程具有宽阔地推广应用前景.xS0DO。现有根底、技术条件，保证体系题，特别是在深井巷道支护方面，提出了一整套支护体系.LOZMk。有用矿山压力理论已经取得了系统地突破性成果为核心地有用矿山压力理论已经取得了系统地突破性成果.用于指导生产实践特别是掌握顶板、巷道支护、煤层瓦斯突出等重大事故方面确有成效，已经经受了成功地检验.ZKZUQ。该理论取得地突破性成果包括：开采上覆岩层运动范围在大量争论地根底上取得了系统地成果〔初次来压阶段〔周期来压阶段地争论成果.dGY2m。采场矿山压力及相关事故掌握决策〔根底〕构造力学模型已初步建立①有内应力场地状况；②无内应力场地状况.岩石破坏与失稳理论岩石失稳与掌握岩石从细观损伤〔微裂开〕到宏观变形非线性地理论模型，并利用突变理论系统地争论了岩石渐进裂开直至失稳破坏地进展全过程.1993年先后出版专著《岩石裂开过程中地突变》和《RockFailureInstabilityandRelatedAspectofEarthquakemechanismsrCYbS。声放射〔微震〕时空分布规律与岩石介质中非均匀性之间地定量关系，得到了有关失稳现象.1994年国家教育部科技进步二等奖；FyXjo。意义上只有刚性或伺服试验机才能测定岩石裂开全过程曲线地观点，并研制出在失稳条件下测试岩石应力-效地试验争论手段；TuWrU。依据开采过程中地“顶板—矿柱量存在地两体相互作用问题，提出了裂开体与非裂开体相互作用地根本力学模型，得出了岩石〔岩体〕在裂开失稳过程中非裂开体包含有裂开体失稳前兆信息地重要结论，为岩爆等工程地质灾难现象地推测预报争论供给了地争论思路.2001年国家教育部自然科学二等奖；7qWAq。建立了用连续介质力学方法来解决岩体破坏非连续性问题地数值模拟方法.争论-应力-损伤耦合模型，根本实现了岩石在裂开过程中渗流场地数值模拟.使数值模拟技术地应用从岩石变形过程分析地阶段进展到岩石裂开过程分析地阶段.RFPA2D1998年获国家版权局颁发证书〔软件99011系统，被国际同行誉为“极具前景地数值模拟方法”.2001年通过辽宁省科技厅。组织地鉴定，由五名中科院院士组成地鉴定委员会将该成果评价为国际领先。深部巷道支护取得一些创性争论成果超千米深井简单地层巷道支护取得重要争论成果，获得国家科技进步二等奖，主要创包括：首次提出锚注加固构造地极限承载力量计算公式依据锚注加固构造体具有抱负弹塑性特点，运用弹塑性理论分析了锚注加固构造弹塑性R区地进展规律，提出锚注加固构造地极限承载力量为pMPa，0.1～0.5MPa.yhUQs。

max

ln 1，可达13.86～32.96S a墙体平面锚索桁架、锚索束、高强锚杆综合治理技术顶，平面锚索桁架掌握两墙，以抗为主，抗让结合综合掌握底臌，取得良好地效果，这一治理措施国内外尚属首次.MdUZY。“让－抗－防”技术强流变遇水膨胀巷道底臌，承受让－抗－防、辅以锚注加固底板，可有效防治底臌.未掘巷道施工与支护预案制对未掘巷道地支护设计进展校核，施工中观测其变形量，针对硐室工程条件，实施扩大断面二次支护技术或重设计支护构造和参数，以到达一次成巷不再返修地目地.09T7t。实践根底宁煤集团与实践阅历、争论资料；、施工阅历；〔监测〕山东科技大学〔担当本工程地优势〕校担当科研工程2896项，其中国家“863〔重大〕等国家级工程13123466094910643900286576168.200715095e5TfZ。课题组成员地学科构成涵盖了采矿、地质、固体力学、数值模拟计算、试验争论等多学课题总体目标地顺当完成.s1Sov。50多项巷道支护与软岩巷道治理科研课题，在深部巷道稳定性评价、支护技术与事故防治方面地成果处于国际领先地〔1200m〕对巷道支护进展进展系统争论，形成了一套完整地支护设计、施工工艺、效果监测体系.GXRw1。代表性科研工程：肥城矿业集团梁宝寺矿《厚煤层有冲击倾向条件下沿底顺槽支护技术》肥城矿业集团曹庄矿《超近距离煤层下分层顶板桁架支护》滕东生建煤矿《深部矿井进筒施工井壁围岩预加固技术》河南永煤集团《大倾角软岩巷道支护》山西临汾古城煤矿《近距离煤层下煤层开采顶板支护》北京鲁能煤业集团公司兴陶煤矿《厚煤层及特别地质条件下煤巷支护》北京鲁能煤业集团公司白龙山煤矿《高瓦斯高突矿井煤层巷道支护技术》枣庄源煤矿《沿空顺槽快速掘进支护技术》山东鲁能西周矿业西周矿井《井底绞车房硐室软岩支护》山东龙煤集团梁家煤矿《三软条件下小煤柱顺槽桁加复合技术》汶矿业集团华丰煤矿《大采深、大倾角有冲击地压倾向小煤柱顺槽支护技术》开滦集团“深部动压巷道支护技术争论”兖煤荷泽能化公司“赵楼矿深井支护构造技术开发争论”汶巨龙公司“深井大断面巷道与硐室脆弱围岩掌握技术”兖矿集团“综放回采巷道锚网带非均称支护机理与应用技术争论”3下动压煤巷巷道布置优化与支护技术”经济、社会效益分析获得软岩巷道围岩变形破坏规律；对软岩巷道形成关键掌握技术；获得软岩巷道支护技术.意义，该工程具有宽阔地推广应用前景.UTREx。工程实施进度打算2009.06～2009.07调研、方案争论.2009.07～2009.12现场实施.2010.01～2010.07方案完善，评价试验效果.2010.08～2010.10试验成果总结.2010.11～2010.12验收.经费打算2009.6.17版权申明全部Thisarticleincludessomeparts,including全部Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership.8PQN3。用户可将本文地内容或效劳用于个人学习、争论或赏识，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵害本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或效劳用于其他用mLPVz。Usersmayusethecon