基于顶板预处理深部软岩煤巷全锚索

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1、基于顶板预处理的深部软岩煤巷全锚索支护技术徐矿集团新安煤矿平凉新安煤业有限责任公司新安煤矿隶属于徐州矿务集团有限公司，位于甘肃省平凉市崇信县新窑镇境内，始建于2005年7月，生产能力为90万吨/年，以“一井一面”安全高效生产为模式。矿井井田面积4.51平方公里，地质储量10855万吨，可采储量6996.6万吨。矿井开采煤层主要赋存在+1050m~+350m之间，现开采1煤，埋藏较深，井田处在“S”形轴倾向斜内，地应力和构造应力大，围岩为侏罗纪，软岩问题突出。建井以来，矿井一直致力于软岩支护技术研究，和深部岩土力学与地下工程国家重点实验室、中国

2、矿业大学等高等院校合作，开展了深部极软岩巷道支护等多项技术研究，积极推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料，以适应深部高应力软岩巷道高地压、大变形、难支护的特点，试验探索形成了以“全锚索强力支护理论”为基础的支护技术和体系，基于顶板预处理的深部软岩煤巷全锚索支护技术与装备趋于成熟，为矿井安全高效生产提供了根本保障。一、工程概况1204工作面位于+535m水平采区，煤层为侏罗纪延安组1煤，工作面沿煤层倾向布置，材料道1032、运输道1170m、切眼175m，计2377m。新窑向斜对应力场起控制性作用，主应力方向与两道斜交，角度大约75°—5—。

3、顶板岩层为粉砂质泥岩夹煤线的复合顶板，层理发育，直接顶完整性差，整个工作面基本处于新窑向斜轴部，煤厚从3.1m逐渐变薄至2.5m，煤层中夹矸3层，共计0.29m。1204工作面地质构造情况见图1。图1.1204工作面地质构造情况二、巷道支护参数设计1.顶板预处理厚度的选择1煤顶板岩层为粉砂质泥岩夹煤线的复合顶板，层理发育，直接顶完整性差。根据复合顶板离层和关键岩梁稳定性条件，结合1206、1208、1207和1205工作面回采巷道修复过程中挑顶处理的实践经验，1204巷道掘进设计破2.4m左右煤层直接顶，选择其上的2.5~3m厚老顶作为关键承

4、载岩梁。破顶后向上8m范围内无煤线，岩性为灰色粉砂质泥岩为主，局部夹泥岩，钻进速度会变慢，3.3m、6.3m锚索支护锚固端岩层均为粉砂质泥岩中。顶板岩层及煤层结构见图2。—5—图2.1204工作面地质构造、煤岩层结构示意图2.支护参数巷道跟1煤预处理顶板（破顶平均2.4m)掘进，断面：净宽5.0m，净高3.0m；顶部采用φ18.9mm×3300mm锚索进行支护，间排距800mm×800mm；肩窝向下第一根锚索离顶板300mm布置，每排共9根,锚索预紧力为160~200KN；再依次向下布置左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，规格为φ22mm×2500mm

5、，间排距800×800mm，每排6~7根，帮部底角锚杆到底板距离不大于300mm，锚杆螺母初锚扭矩为150~200N.m，二次紧固扭矩为300~400N.m。顶板采用φ18.9mm×6300mm加强锚索支护，间排距1600mm×1600mm，每排3根，锚索预紧力为160~200KN。锚索树脂锚固剂使用CK2350、Z2350各1支；锚杆使用1支K2350树脂锚固剂，巷道断面支护参数设计具体见图3。图3.1204工作面顶板预处理全锚索支护参数三、掘进装备—5—1204工作面采用综掘工艺，相比炮掘而言施工工序少、劳动强度低、掘进效率高。主要掘进装

6、备见表1。表1.1204掘进工作面主要装备序号设备名称型号单位数量备注1掘进机EBZ160台22转载机DZQ80/30/11台2二运3刮板机SGW-620台24皮带机SPJ-80台7吊挂式5锚杆钻机MQT-130台9风动6气动钻机ZQS-50/1.5台9风动7锚索张拉机FSL-30台4风动8气扳机BK42台4风动9扭矩检测仪MYJ300台2扭矩扳手四、应用效果1.现场情况1204工作面实施顶板预处理全锚索支护技术，相比跟煤层顶板掘进，巷道成型良好，矿压显现大为改观，顶板未出现大的变形，保持稳定，见图4。　　—5—　　图4.基于顶板预处理的深部

7、煤巷全锚索支护效果照片2.支护成本基于顶板预处理的深部软岩煤巷全锚索支护成本明细为：顶板常规支护φ18.9×3300mm锚索131元/套×11.25套/m+顶板加强φ18.9×6300锚索154元/套×3.75套/m+树脂锚固剂6元/支×30支/m+12#钢筋梯76.1元/根×3根/m+锚索托盘20元/块×18块/m+两帮φ22×2500mm锚杆46.5元/根×7.5根/m=1473.5+577.5+180+228.3+360+348.75=3168.05元/m，较原跟顶掘进（顶板常规φ18.9×3300mm、加强φ18.9×6300mm）支

8、护成本下降1498.6元/m。3.维护费用实施基于顶板预处理的深部软岩煤巷全锚索支护技术，由于挑掉软弱的直接顶，提高了巷道支护质量，巷道成型保持良好，安全可靠，减少