煤巷大断面支护及快速掘进工艺的改进

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1、煤巷大断面支护及快速掘进工艺的改进李启刚/内蒙古煤矿设计研究院【摘要】大雁煤业公司第二煤矿属深部开采矿井，现煤层埋藏深度达600m，地质条件复杂。在不同地质条件下，煤巷大断面支护及快速掘进工艺，从单一锚杆群支护及工字钢梯形棚支护过渡到锚索、钢带、锚杆网支护技术及锚索、钢带、锚杆网、戴帽点柱刚柔耦合支护技术。【关键词】锚索；锚杆网联合支护及锚索；锚杆；戴帽柱刚柔耦合支护内蒙古东部矿区现进入深部开采，煤层埋藏深度达500m以上，地质条件复杂，煤质破碎，因此对支护技术要求越来越高，几年来矿区对支护技术进行改革与探索，总结出在不同地质条件下，煤巷大断面支护及快速掘进工艺，从单一锚杆群支护

2、及工字钢梯形棚支护过渡到锚索、钢带、锚杆网支护技术及锚索、钢带、锚杆网、戴帽点柱刚柔耦合支护技术。并在大雁二矿五采区30＃--Ⅱ面前后顺槽及工作面切眼和五采区30＃--Ⅲ面风道车场大断面施工应用，取得好的经济效益和社会效益。放工作前后顺槽、工作面切眼及煤矿深部开采地压大和煤层特别松散、破碎等特殊复杂地质条件煤巷大断面支护技术进行攻关，使该矿煤巷大断面锚索、锚杆网支护及锚索、锚杆网、戴帽点柱刚柔耦合支护技术日趋完善，应用范围逐步扩大，取得了十分显著的经济效益———————————————————————————————————————————————和社会效益。二、锚索、钢带、锚杆

3、网支护在该矿深部开采高地压条件下综放工作面前后顺槽及综放工作面切眼大断面支护中的应用该矿五采区30＃-Ⅱ工作面面掘进前后顺槽及工作面切眼支护采用锚索、钢带、锚杆网取得良好效果。五采区30＃-Ⅱ工作面属综放工作面，主采30＃煤层，煤层厚度8.26-13.53m，开采深度达600m，由于矿井开采深度大，因安装、通风需要巷道断面大，且煤层地质复杂，煤层特别松散、破碎。针对深部开采及煤层特点，我门针对该矿研究出锚索、钢带、锚杆网支护技术可行性、适应性与支护机理，提出了按锚固平衡拱原理进行支护设计的方法，并通过研究、分析提出支护设计与施工方案，在该矿五采区30＃-Ⅱ综放工作面前后顺槽、工作

4、面切眼、大断面进行施工实践，巷道总长度3765m，施工过程中对巷道表面位移，顶板离层、锚杆、锚索受力及锚杆、锚索拉拔性能进行矿压观测和数据分析，最后在该矿推广应用，得出一套适合该矿深部开采煤巷大断面支护技术。（一）支护方案设计根据锚杆平衡拱原理及锚索的悬吊作用，并和地质力学评估中围岩力学系数及原岩应力的估计值，并结合该矿实际条件确定施工方案如下：巷道断面：净宽4.0m；净高3.0m；矩形；顶板支护：顶板采用锚索、钢带、锚杆金属网支护（详见支护断面图）。实践证明，这种支护形式有利于发挥锚固平衡拱作用，适用于深部开采围岩松软、破碎条件下；———————————————————————

5、————————————————————————巷帮支护：采用锚杆支护；锚杆规格：φ16×1.8m树脂锚杆，每个锚孔内填装1个树脂药卷；锚索规格：φ15.25×5.5m，每个锚索孔内填装3个树脂药卷；锚固方式：端头锚固；锚杆托盘规格：120×120×8mm铁托盘；锚索托盘规格：200×200×8mm铁托盘；一、采用锚索、锚杆网支护及锚索、锚杆、戴帽点柱刚柔耦合支护技术简要介绍及回顾该矿属深部开采，煤层埋藏深、地压大、断层落差大及断层多、最大断层落差14.5m，平均埋深400—600m，煤层平均厚度12.54m，针对矿井复杂地质条件，我们对巷道支护及快速掘进进行攻关，同时对锚索、锚

6、杆网支护技术配套的施工机具和支护材料进行相应的研究与开发，最终使该矿煤巷大断面支护方面形成一整套比较完善的综合技术。该矿始建于1972年，起初煤巷大断面采用的是木棚支护，达到一定效果，但它的缺点是支护强度低，安全可靠性差，巷道维修量大，材料消耗大及运输困难，后来改用11＃工字钢金属梯棚支护，支护强度相对提高，制作使用比较方便，在压力或地质条件特殊地段采用11＃工字钢金属梯形对棚支护取得了更好效果，但它存在以下缺点：(1)是架棚支护无法满足巷道断面增加的需要，棚梁宽度增大到3.0m———————————————————————————————————————————————后，不仅

7、架设困难，而且变形损害快，重复翻修量大，不能满足煤矿综放工作面设备安装、通风、行人等方面对巷道断面进一步加大的需要。(2)是架棚支护棚子的回撤及运输工程量非常大，一定程度上制约了回采工作面的工时利用，限制了工作面的推进速度。(3)是施工速度慢，适应不了煤矿快速掘进需要。(4)是工字钢支护巷道维修费用比较高。鉴于上述原因，煤矿从1999年开始在煤巷大断面支护中进行了锚索、钢带、锚杆网支护试验，近几年大范围推广应用使煤矿煤巷大断面单一锚杆群支护、工字钢金属梯棚支护逐步过度为锚索、锚杆