煤矿回风大巷及辅运大巷支护初始设计方案

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1、煤矿回风大巷及辅运大巷支护初始设计方案1锚杆支护设计方法介绍现有的锚杆支护设计方法很多，如基于以往经验和围岩分类的经验设计法，基于某种假说和解析计算的理论设计法，以现场监测数据为基础的监控设计法。大量实践经验证明，单独采用任何一种方法都不符合巷道围岩复杂性和多变性的特点，因而达不到理想的设计效果。只有采用包括试验点调查和地质力学评估、初始设计、井下监测和信息反馈、修正设计和日常监测的动态信息设计方法,才是符合井下巷道围岩特性的科学的设计方法。其中试验点调查包括围岩强度、围岩结构、地应力及锚固性能测试等内容，在此基础上进行地质力学评估和围岩分类，为初始设计提供可靠的参数。初

2、始设计采用数值计算和经验法相结合的方法进行，根据围岩参数和已有实测数据确定出比较合理的初始设计。然后将初始设计实施于井下，并进行详细的围岩位移和锚杆受力监测，根据监测结果验证或修正初始设计。正常施工后还要进行日常监测，保证巷道安全。本设计包括试验点调查和地质力学评估，锚杆支护初始设计，井下施工所需材料、设备和工艺，矿压监测设计和仪器等内容。2试验点调查和地质力学评估霍尔辛赫回风大巷及辅运大巷的布置如图1。图1回风大巷及辅运大巷布置图根据矿方提供的地质资料，回风大巷现在都是沿顶板掘进，辅运大巷沿底板掘进，从顶板地应力测试孔所取出的岩芯来看（图2），巷道直接顶是15m43左右

3、的砂质泥岩，灰黑色，裂隙发育；砂质泥岩之上为约3m左右的泥岩，灰黑色、无岩芯；泥岩之上为砂质泥岩，厚度约为1m，灰黑色、岩芯成小片状，有自然裂隙；砂质泥岩之上为泥岩，厚度约为2.6m，灰黑色、水平纹理发育，可见植物化石，基本无岩芯；再往上为泥质砂岩，厚度为2.6m，灰色，夹薄层细砂岩。岩性厚度（m）累计厚度（m）岩层柱状岩性描述泥岩2.621.6灰黑色，岩芯破碎，取芯20%砂质泥岩119灰黑色，岩芯成小段状，取芯40%泥岩318灰黑色，岩芯破碎，取芯30%砂质泥岩1515灰黑色，节理发育，岩芯呈小段状，裂隙发育，有夹层泥，取芯率40%图2综合柱状图2.1地质构造根据矿方提

4、供的《山西省沁水煤田长治矿区霍尔辛赫井田3号煤层勘探（精查）地质报告》评审意见书，井田内沿走向及倾向伴有落差大小不一的断层6条，其中正断层3条，逆断层3条。作为井田北界的二岗山南北正断层全长大于40km，其中井田内3号煤层处延伸0.85km，落差130m。井田内未发现陷落柱和岩浆岩。构造属简单类型。2.2水文地质情况根据矿方提供的资料，矿井主要含水层为奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层、山西组砂岩裂隙含水层及太原组石灰岩溶蚀裂隙含水层，各含水层富水性奥灰岩的含水性较强，其余含水层一般较弱，对矿井充水影响较小；奥灰水水位标高为644.07m，高于3号煤层底板136.86-395.

5、98m，属于承压开采，一般情况下在无构造沟通时3号煤层不会发生底板突水。2.3地应力2007年在回风大巷及辅运大巷进行了水压致裂地应力测量，测试结果回风大巷附近最大水平主应力为13.71MPa，方向为N22°E，最小水平主应力为8.95MPa，垂直主应力为11.37MPa；辅运大巷附近最大水平主应力为12.50MPa，方向为N27°E，最小水平主应力为7.20MPa，垂直主应力为11.10MPa。2.4粘结强度测试采用锚杆拉拔计确定树脂锚固剂的粘结强度。该测试工作必须在井下施工之前进行完毕。测试应采用施工中所用的锚杆和树脂药卷，分别在巷道顶板和两帮设计锚固深度上进行三组拉

6、拔试验。粘结强度满足设计要求后方可在井下施工中采用。3锚杆支护初始设计433.1设计原则3.1.1支护参数确定的原则(1)一次支护原则。锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形，避免二次或多次支护。一方面，这是矿井实现高效、安全生产的要求，为采矿服务的巷道和硐室等工程，需要保持长期稳定，不能经常维修；另一方面，这是锚杆支护本身的作用原理决定的。巷道围岩一旦揭露立即进行锚杆支护效果最佳，而在已发生离层、破坏的围岩中安装锚杆，支护效果会受到显著影响。(2)高预应力和预应力扩散原则。预应力是锚杆支护中的关键因素，是区别锚杆支护是被动支护还是主动支护的参数，只有高预应力的锚杆支

7、护才是真正的主动支护，才能充分发挥锚杆支护的作用。一方面，要采取有效措施给锚杆施加较大的预应力；另一方面，通过托板、钢带等构件实现锚杆预应力的扩散，扩大预应力的作用范围，提高锚固体的整体刚度与完整性。(3)“三高一低”原则。即高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则。在提高锚杆强度（如加大锚杆直径或提高杆体材料的强度）、刚度（提高锚杆预应力、加长或全长锚固），保证支护系统可靠性的条件下，降低支护密度，减少单位面积上锚杆数量，提高掘进速度。(4)临界支护强度与刚度原则。锚杆支护系统存在临界支护强度与刚度，如果支护强度与刚度低于临