攀煤太平煤矿特厚煤层联合支护技术研究

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1、攀煤太平煤矿特厚煤层联合支护技术研究　　摘　要：太平煤矿在+700m水平主石门15＃煤层加固维修中采取的锚网索喷、砌墙+工字钢顶梁、壁后注浆等刚、柔性联合支护技术，有效地控制了巷道变形，解决了软弱围岩支护问题，保证了巷道有效断面，达到了预期目的。　　关键词：特厚煤层联合支护技术　　中图分类号：TD921文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0048-02　　四川川煤华荣能源股份公司太平煤矿位于攀枝花市仁和区，核定生产能力120万t，主采11＃、13＃、15＃、18＃、21

2、-2＃煤层，厚度1.5～3.5m，普氏系数2～4，其顶底板性主要为泥质粉砂岩、粉砂岩和粗砂岩，普氏系数5～7。矿井已采至+700m水平（第三水平）。随着开采深度增加，巷道围岩地质力学环境的改变和矿压的不断增加，尤其是在+700m水平主石门过15＃煤层断层破碎带，原来常用的料石碹、工字钢等刚性支护和锚网索喷等柔性支护已无法实现支护目的，巷道失稳、变形现象严重，不能满足运输、通风、行人的要求。为解决巷道重复加固维修问题，太平煤矿在+700m水平主石门过煤层断层破碎带进行了砌墙（工字钢）+锚网索喷（注浆）

3、的钢、柔性联合支护实践。　　1工程概况8　　太平煤矿+700m水平主石门位于矿井南、北翼的中央，是主要的入风、行人及运输材料设备和排矸通道，长度650m，按Ⅲ类中等稳定围岩设计为直墙三心拱，下宽3.9m，中高3.2m，净断面积12.5m2，锚喷支护，锚杆间、排距0.8m，锚杆规格：Φ18×2200mm，喷厚30mm。掘进中遇一逆断层将15＃煤层分成上、下两盘，分别厚55m、28m。断层产状：85°＜46°，H=5～35m。先揭露下盘。过下盘煤时采用砌碹支护，过上盘煤时采用锚网喷+砌墙+工字钢（顶梁）

4、支护。因煤层片冒（局部高达10m），巷顶及两帮压力大，巷道严重变形，因受挤压部分巷道宽度变为3.4～3.7m，高度变为2.6～2.9m，无法满足铺设双轨及行人的要求。　　2巷道变形原因分析　　根据+700m水平主石门揭露的围岩情况、采用的支护参数和巷道变形情况，巷道失稳的主要原因如下。8　　（1）岩石性质及地质构造因素：+700m水平主石门围岩为粗砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩及煤层，在掘进过15＃煤层时遇断层。泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、煤层及断层带内岩层属软弱围岩，具有可塑性、膨胀性、崩解性、

5、流变性、易扰动等特点，受力后容易变形和破坏。因此，巷道位于这类围岩中就容易发生变形。（2）地应力的影响：+700m水平主石门处于太平煤矿井田深部，埋藏深度600m。随着开采深度增加，围岩应力增高，应力集中，易产生塑性变形；尤其是煤层断层构造带内物质间的黏结力、承载力差，极易冒落。（3）支护结构不合理：+700m水平主石门勘探程度不够，地质资料如各岩层、煤层厚度等不详，无专门的松软厚煤层的支护设计。推断岩性稳定，初次支护选用锚喷。后揭露煤层下盘（31m）采用砌碹支护，而上盘煤层（60m）分别采用锚网索

6、喷+砌墙+工字钢（顶梁）支护（17m，一分段）、砌碹支护（14m，二分段）、架棚支护（11m，三分段）、锚网喷+架棚支护（18m，四分段）。支护设计未统一考虑，形成各分段支护的局限性，达不到应有的支护效果。　　3联合加固技术　　依照软岩巷道变形原因，对围岩进行锚网喷+注浆加固，改善围岩的力学性能，提高围岩强度和自承能力，同时阻止围岩遇水泥化，膨胀变形；采用砌墙+工字钢联合支护，增加支护强度，改变岩体的应力状态。　　3.1　支护方案依据　　（1）松动圈支护理论认为：巷道在开挖前，岩体处于三向应力平衡状

7、态；开挖后围岩应力发生两个变化：一是巷道周边径向应力降低；二是切向应力增加，产生应力集中。集中应力小于岩体强度，围岩将处于弹弹塑性状态，围岩可自稳；集中应力大于下降后的围岩强度，围岩将发生破裂，这种破裂将从周边开始逐渐向深部扩展，直至达到新的三向应力平衡状态，此时围岩中出现1个破裂带，这个破裂带就是围岩松动圈。现场松动圈测试及松动圈与巷道支护难易关系研究证明，当松动圈大于1.5m时，刚性的料石碹已很难达到支护效果。太平煤矿+700m水平主石门特厚煤层处的松动圈范围≥82.0m，理论上应采用以锚网索喷

8、为基础的联合支护。（2）软岩工程支护原则要求不同压力类型巷道选择不同的支护方式。软弱岩层主要存在松动压力、变形压力和膨胀压力。对松动压力可采用刚性支护来防止破碎、松软岩层的垮落并采取加固围岩措施；对变形压力根据流变特征，通过柔性支护来允许围岩适当变形，以释放部分能量；对膨胀压力除采用与变形压力相同原则外，还要预防围岩遇水膨胀或崩解。经分析，太平煤矿+700m水平主石门15＃煤层处主要存在松动压力、变形压力，因此采用锚网索喷+注浆+砌墙、工字钢的联合加固维修方案。　　3