十四水平掘进及回采巷道支护技术研究

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1、十四水平掘进及回采巷道支护技术研究1、深部巷道围岩条件与应力状况分析1.1、地层条件赵各庄矿主采煤层为7、9、12层煤，煤岩产状变化较大，东翼走向为120º~125º，倾角22º~30º，倾向SW；井口区煤岩层走向120º~180º~275º，倾角22º~24º~27º，井口区有一褶皱；西翼走向275º~280º~245º，倾角27º~45º~90º，即西翼倾角由东向西逐渐增大。煤层间距11.0～30.0m，煤层顶底板岩性以砂岩为主，其中直接顶多为分层状，较易冒落；老顶一般厚度较大，强度高。各煤层的顶底板岩性描述见表

2、1-1所示。表1-1主采煤层顶底板岩性煤层直接顶老顶底板7粉砂岩，有0.1～0.2m的煤线。厚度1.96m。中砂岩，厚7.44m。粉砂岩，厚度1.73m。9粉砂岩，夹0.1～0.5m厚的煤线。厚度0.7m。中、粗砂岩，厚度13.73m。粉砂岩，厚度3.67m。121粘土岩，厚度2.53m。粉砂岩，泥质，厚度3.53m。粉砂岩，厚度0～2.3m。122细砂岩，厚度2.41m。中砂岩，厚度0～20.17m。粉砂岩，厚度4.11m。1.2、地应力状况在赵各庄矿11水平西翼1503石门第13煤层的底板青灰色砂岩中进行设点，用

3、应力解除法进行观测，测点距离地表深度952m。钻孔为水平方向，向上有5º仰角，方位角为105º，在钻孔中进行了二次测量。1号测点孔深为4.0m，2号测点孔深为5.6m。实测最大主应力为85.4MPa，方向为倾角α=0.87º，方位角β=273.6º。即基本为水平方向，在平面上为近东西方向，自重应力为25.7MPa，水平主应力是垂直应力的3.3倍。76实测结果与同在开平向斜的唐山矿13水平北翼3652工作面与3654工作面相通的联络巷中段5煤顶板处的实测结果相同。从区域构造上分析，开平向斜主要的褶皱轴走向以及主要断层走

4、向均受新华夏体系的控制，以北东东向为主，形成这些构造行迹的最大主应力方向是北西西向。赵各庄矿井口开阔向斜区域在开采12煤层顶分层时常出现软分层，正是由于向斜构造的轴部和次级构造区域产生了不均匀构造应力所致。东翼为单斜构造，张性断裂比较发育，表现为同倾向正断层，断层通过区域常出现破碎带，这种在张力作用下所形成的断裂构造属于开放型构造，煤岩层产状变化较小，构造应力相对较弱。井口缓斜—倾斜区，有三条逆断层，断层通过部位煤岩走向变化大，两侧牵引褶曲发育，掘进巷道揭露断层时，顶板破碎，说明有构造应力。西翼急正区被断层切穿，小构

5、造发育，煤岩破坏程度严重，属于低应力区。2、深部巷道支护现状及存在的问题2.1、开拓巷道支护和维护现状赵各庄矿各水平的阶段运输巷和回风巷均布置在距12煤层40~80m的底板岩层中，9水平（采深790m）以下巷道属于深井开拓巷道，目前主要有喧体支护、U型钢可缩性支架、锚杆支护、锚喷（网）支护。开拓巷道由于布置在较坚硬完整稳定围岩中，围岩自稳能力强。在采深为1056m条件下（12水平）的静压巷道，尚未达到围岩失稳的临界深度，因此，赵各庄矿11、12水平静态巷道一般尚可维护。10水平及其以下巷道，受采动影响后，巷道变形破坏

6、程度明显增大。据统计，10水平巷道返修率为49.9%，11水平巷道返修率为70%左右，而进入12水平，绝大多数需返修。9~11水平巷道破坏较轻地段，采用补打锚杆和复喷修复方案，破坏严重地段，需套修U型钢拱支架（9、10水平用U18型，11、12水平用U25型）。受动压影响的开拓巷道，在深度上，以10水平最明显，工作面一旦采动，巷道就出现变形，表现为砌碹压塌、来压变形明显；10~12水平锚喷支护受采动而破坏区域，维修采用排距0.8~0.6mU29型钢可压缩性支架套修效果较好。2.2、回采巷道维护状况由于采场巷道围岩强度

7、低，进入深部后成为深井软岩，加之支承压力作用范围大，采场巷道自稳时间短、来压快，底鼓巷道比重增加，且底鼓是巷道垂直变形的主要形式，采用U型钢拱形支架支护，控制变形能力差，对维护巷道不利。回采期间返修率较高，根据1995~2003年实测资料统计为：12煤层回采工作面走向长200—300m76，从掘到采时间为9个月，10、11、12水平平均返修次数为1.3、1.8、2.4次；9煤层回采巷道10、11、12水平平均返修次数为2.2、3.25、4.42次。回采巷道均采用棚距0.5m、面积7m2拱型支架支护。10~12水平巷道

8、返修次数与采深系数的回归方程为y12=0.93(H/H0)3.28（H0=790.0）y9=1.67(H/H0)2.64（H0=790.0）3、影响赵各庄矿深部巷道矿压显现的主要因素主要因素有：采深、围岩性质、采动影响、支护形式等。3.1、采深（1）随采深的增加，原岩应力增加，引起巷道围岩变形破坏的根本作用力增加。（2）巷道围岩失稳的临界深度及