复杂地质条件巷道支护形式优化设计

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1、复杂地质条件巷道支护形式优化设计摘要：合理的支护形式是矿井安全生产的保证，也是经济效益提高的重要前提。通过对康苏煤矿复杂地质条件下的支护形式进行优化，重新设计出合理的解决方案，并重新设计出更加合理的支护形式。实践证明，该设计不仅保证了矿井的安全生产，而且提高了生产效率，节约了支护材料成本。关键词：锚杆支护；工字钢；巷道；支护参数中图分类号：S611文献标识码：AOptimizationonthemininggatewaysupportmodesincomplicatedgeologicalconditinsLiFugang,YangShifeng,FengJia,ShangHuiya

2、ngAbstract：Rationalsupportformistheguaranteeoftheminesafetyproduction,isalsotheimportantpremisetoimproveeconomicbenefit.ThroughtheKangsucoalmineundercomplicatedgeologicalconditions,supportformoptimization,todesignareasonablesolution,andtodesignamorerationalsupportform.Practicehasproved,thisdesi

3、gnnotonlyensuresthesafetyofmineproduction,butalsoimprovestheproductionefficiency,savingthecostofsupportingmaterials.Keywords：Bolting.I-beam.Tunnel.Supportparameters.1概况2012年8月份河南煤化新疆公司开始进驻康苏煤矿，10月份开始试生产，根据实际井下施工过程中探明现开采的M7煤层赋存情况，M7煤平均厚度2.3-3.6m，平均厚度2.9m，煤层倾角26-33°，煤质节理发育较为破碎、性脆，区域构造属南天山摺皱带切列克辛拗

4、陷的一部分，该区域经历了三次大的构造运动，老构造遭受破坏或复活，褶皱断裂发育，这里又是北西向于东西向区域断裂的复合部位，因而区域内地质条件较为复杂。矿井原支护方式采用梯形工字钢棚配合木板、竹靶支护帮顶进行支护，因原有的支护方式掘进速度较慢，造成材料的浪费，且在工作面回采过程中存在诸多不便，为解决这些问题，不断进行巷道支护形式优化，是在保障安全生产前提下提高生产效率、节约支护材料成本的关键所在。2原支护设计不合理原因2.1原支护形式根据该矿的地质资料，原设计该矿巷道为梯形断面，采用工字钢+木板、竹耙进行支护。2.2不合理原因分析2.2.1价格方面:竹笆每张规格0.5m*l.5m，18元

5、/张，折合24元/m2;板材规格2m*0.2m*0.02m，1200元/m3,折合24元/m2;11#工字钢135元/m;首次投入费用较高。2.2.2回采不便。现回采工作面采用单体支柱Jr型梁支护顶板炮采采煤法，回采工作面和上下巷需要铺设锚网护顶，这样木板和竹靶背帮、顶时回采前需要重新对巷道铺设锚网，回采期间增加一道工序影响施工进度。2.2.3受我矿巷道条件约束，工字钢棚运输到掘进面车场后均为人工抗运到迎头，运输工字钢棚劳动强度大。3支护形式优化该矿二采区运输巷车场，巷道设计净断面3.8X3m，炮掘岩巷，设计长度121m，采用锚喷+锚索+梯子梁支护。（如1所示）锚杆选型计算如下：顶部

6、锚杆长度L=L1+L2+L3式中L1外露长度取150mmL2有效长度L3锚杆锚固段长度取800mm其中L2应大于或等于顶板岩层松动圈高度。松动圈范围由分析法估计L2=hi=式中RMRCSIR地质力学分级分级岩体的总评分L_一巷道跨度hi松动圈高度对于中硬以下岩石可利用M.M.普罗托奇雅可诺夫抛物形压力拱理论计算冒落带高度，当f>3时hi=式中L—一巷道跨度，取4.2mf_一普氏系数图1二采区运输巷车场设计断则hi=由于L2>hi则取L2=800mm,所以L=Ll+L2+L3=150+800+800=1750min为安全期间取L=2000mm锚杆直径按杆体承载力与锚固力等强度选取则有式

7、中Tbf——锚固力〉70KNt锚杆抗拉强度500MPa则db==13.3mm取db为18mm间排距：锚杆间距（Sc）和排距（S1）可以由每根锚杆悬吊的岩石重量确定，通常锚杆按等距排列则有a=Sc=Sl，则有a=式中K锚杆安全系数，一般取2Y岩石容重，取2.0X103代入得a==l.33m为确保安全期间帮锚采用o18x2000mm螺纹钢锚杆，顶锚采用020X2200mm螺纹钢锚杆，间排距800X800mm，;另外由于大巷服务年限长，加强支护采用015.24m