谈谈回采深部复杂地质条件下回采巷道联合支护技术运用大纲

论文导读：m，目前主要可采煤层为2、7、9层煤，其上部煤层开采已基本结束，开采深度现已达1000m左右，属于深部开采。该矿地质构造复杂，断层数目较多，且顶板破碎，三下压煤较多，吨煤成本偏高，在250元以上。采区位于-800西一。（1）工作面位置及井上下关：2445工作面位于徐州市铜山区大丁场村东北，前崔店以西，-1010西一二层回风道以东，东到
【摘 要】 阐述了夹河煤矿深部开采复杂地质条件下回采巷道锚网、索联合支护技术的应用，简要介绍了相关支护参数选择，分析了回采巷道矿压观测情况，提出了建议和取得的效果。
【关键词】 深部 复杂条件 回采巷道 联合支护
1 地质概况
夹河煤矿于1969年正式投产，年设计生产能力45万吨，核定年生产能力50万吨。经过技术改造，现年生产能力均在120万吨以上。夹河煤矿位于江苏省徐州市西郊15km，目前主要可采煤层为2、7、9层煤，其上部煤层开采已基本结束，开采深度现已达1000m左右，属于深部开采。该矿地质构造复杂，断层数目较多，且顶板破碎，三下压煤较多，吨煤成本偏高，在250元以上。采区位于-800西一。
（1）工作面位置及井上下关：2445工作面位于徐州市铜山区大丁场村东北，前崔店以西， -1010西一二层回风道以东，东到夹张边界，上部为2443采空区，下部为未开拓区域。
（2）顶板类别：根据《缓倾斜煤层工作面顶板分类》方案，结合徐矿集团公司《顶板管理实施细则》及矿压资料，确定该面顶板定为Ⅱ级2类顶板。
（3）工作面矿压分析：1）直接顶初次垮落步距为4～8m。2）基本顶初次垮落步距为15～20m，周期来压步距为8～10m。3）顶板来压强度为：16

4.93～275.67kN/m2。4）底板比压值为20.32MPa。

2 支护参数的确定
根据2445工作面矿压资料，对工作面两道支护强度提出较高要求，结合2445工作面综合柱状图分析可知，在工作面8倍采高即16m（按采高2m计算）范围内自下而上的岩性及厚度依次为：0.1～0.6m厚的泥岩，4.07m厚的砂质泥岩，0.41m厚的煤，0.19m厚的泥岩，0.35m厚的煤，1.57m厚的泥岩，0.89m厚的煤，5.47m厚的砂质泥岩，0.36m厚的煤，7.46厚的细砂岩。因此可将该面两道巷道顶板视为“软、中硬、软、硬”类型。加之上部是2443工作面采空区，巷道压力之大可想而知。选择支护方式为锚、网、带、 锚索联合支护。
（1）锚、网、带支护参数，按照锚杆支护悬吊理论，锚杆把要冒落的软弱岩层或危岩悬吊于上部坚固稳定的岩体上。据此用相关公式计算出锚杆长度为2.20m。通常情况下，锚杆间、排距相等。用相关公式计算出锚杆间排距均为0.8m。根据巷道埋藏深度《掘进技术管理规定》中《各类回采巷道合理的锚杆支护技术选择表》确定顶板选用直径22mm、长2200mm的全螺纹钢等强锚杆，两帮选用直径18mm、长1800 mm的全螺纹钢等强锚杆。机掘时，顶板锚杆间排距为800×800（mm），上帮锚杆间排距为850×850（mm），下帮锚杆间排距为900×900（mm）。顶板使用3.5m的钢带并铺设金属钢丝网，两帮铺设金属菱形网配钢带。顶板锚杆用CK2360型树脂锚固剂卷各一卷加长锚固，两帮锚杆一卷CK2360型树脂锚固剂卷端头锚固。巷道支护时锚杆紧跟迎头，前排锚杆距迎头不得大于最大空顶距（1900mm）。机掘后及时进行临时支护，施工人员在临时支护的掩护下进行永久支护。
（2）锚索支护参数，锚索的主要作用是在锚杆支护失效时能承担冒落拱中岩石的重量。锚索材料选用高强度低松弛（Ⅱ级）粘结式7丝钢绞线，锚索直径17.9mm、长8m，破断力360kN。锚索间排距均取2000mm。每根锚索用4卷直径2800mm、长600mm的树脂锚固剂卷锚固，锚固长度1200mm。槽钢选用16#以上槽钢，其极限强度不低于450MPa，托盘强度要与锚索相匹配。当顶板破碎、过断层或顶板下沉量有异常时，锚索跟迎头支护。
3 矿压观测结论
我矿对2445工作面回采巷道支护后进行了矿压观测。根据观测结果得出以下结论：
（1）因巷道直接顶为灰色砂岩，从观测结果来看矿压显现周期较长，变形较明显。
（2）顶板托锚力和右帮托锚力均不大。顶板平源于：硕士论文www.7ctime.com
均托锚力为10MPa，上帮锚托力平均为15MPa，下帮托锚力平均为8MPa。
（3）该巷道支护设计是合理的，断面收缩率、围岩变形都在可控制范围内。但由于局部地质条件使两帮变形及顶板下沉较严重。
据上述结论建议：1）在顶板破碎的地段，建议采用锚索配合锚杆支护并缩小锚杆间排距。2）巷道掘进中及时论文导读：
对巷道顶板和两帮支护，并保证顶板及两帮锚杆预紧力达到要求。
4 几点体会及取得的效果

4.1 几点体会

（1）采用联合支护使锚固岩层形成一个整体承载结构，改变了岩层的受力状态，提高了岩层自承和承载能力，有效地控制了巷道围岩早期离层，减少了围岩变形，提高了巷道支护的可靠性。实践证明，联合支护是复杂地质条件下深部回采巷道有效的支护方式。（2）复杂地质条件下深部回采巷道受到采动压力或构造应力的影响，同时受到的垂直应力也相应增加，其中采动压力影响最大。回采巷道应根据采动压力影响，要预留10%以上巷道允变量。（3）回采巷道顶板两肩角处受力复杂，锚杆应适当加长，并要倾斜一定角度。这样可避免该处锚杆发生破坏，保证该处煤、岩、网不脱落。（4）加强矿压观测和锚杆、锚索支护质量管理，保证锚杆、锚索的支护效果，应根据顶板围岩的岩性变化和矿压观测资料及时修正支护参数，以保证取得理想的支护效果。

4.2 应用效果

（1）有效地控制了松软煤层的顶、帮，锚、网、带支护充分发挥了悬吊加固作用，将松软煤层联合形成一个整体，并形成了煤体稳固圈，加上锚索的悬吊补强作用，使巷道顶帮保持稳定。（2）有效地解决了断层破碎带顶板支护问题联合支护解决了断层破碎带顶板支护难题，杜绝了传统架棚支护边掘边维护的弊端。（3）提高了掘进单进，提高了劳动效率采用联合支护提高了掘进单进，实现了综掘快速掘进。劳动效率也大大提高。（4）提高了经济效益联合支护比架棚支护直接成本降低263.9元/m，联合支护材料成本305.36元/m。其中锚、网、带支护材料费用251.60元/m，锚索支护材料费用52.23元/m。架棚支护综合成本569.26元/m。因此采用联合支护降低了支护成本，经济效益明显。
5 结语
联合支护的应用在技术上取得了突破，实现了由被动支护向主动支护的转变，对以后深部破碎顶板、压力大的回采巷道支护技术的发展起到推动作用。采用这种联合支护，有效的保证了施工安全，减轻了工人劳动强度，取得了显著的经济效益。