深井软岩支护技术应用及探究

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1、深井软岩支护技术应用及探究【摘要】针对煤矿逐渐转入深部开采的情况，提出一种深部软岩巷道围岩加固技术方案，通过在刘庄煤矿的实践应用，表明本加固技术能很好的适应深部软岩的各种变形特点，并对其加固机理进行分析，具有良好的经济效果，有一定的推广应用价值。【关键词】深井软岩巷道支护技术锚网索支护前言：我国原煤产量位于世界首位，但由于多年的开采，浅部易开采的煤炭资源日益减少，据统计表明中国立井开采深度正以每年8〜12m的速度增加，东部矿井开采深度正以每年10〜25m的速度发展，预计在未来20年内我国多数煤矿将进入到1000〜1500m的深度

2、。深井开采最突出的问题是地压大、地温高。本文对刘庄煤矿深井软岩巷道加固技术进行了试验研究，并取得了良好的技术经济效益。1.地质特征新集矿区开采煤层主要位于中生界二叠纪沉积岩层中,其顶底板岩性主要为：砂质泥岩、泥岩、煤线。其成岩年代晚，胶结程度差，层理、节理发育，松软破碎，易风化。由于岩石强度低，在中等或稍高应力水平状态下就能产生较大的围岩变形。围岩自稳时间短。在没有支护的情况下，围岩失稳而冒落的时间较短。特别是掘进工作面、回采工作面上下端头附近开采过程中新暴露的顶板需要立即支护或超前支护，预防顶板冒落。1.制约因素2.1地质构造

3、地质构造常出现岩层滑移，围岩破碎、矿压显现明显等特征，因而地质构造带往往是顶板、透水、瓦斯事故的多发地段。2.2煤层及围岩即煤层及煤顶、底板厚度、岩性、结构等，它们是引发顶板事故的重要地质因素。由于煤系地层受到地质应力及后期改造影响，煤岩层均已产生形变，导致围岩破碎，顶板多变且不平整，煤层形态多变，增加采面顶板管理的难度。2.3破碎岩体给顶帮管理带来的限制2.3.1极易受爆破震动影响发生微观结构上的破坏，使岩体发生变化，当结构面上的滑移超过其位移的极限值时,岩体结构解体崩溃，往往无明显变形而突然冒落。2.3.2对于采掘工程在施工

4、过程中，由于岩体的抗拉强度较小，顶板自撑拱形之内的岩体重量就变成了岩体的抗拉强度,在一定的暴露面积和一定的时间内,当顶板承受的拉应力（岩体的自身重量）超过岩体本身的抗拉强度时，便使顶板在拱顶范围内的岩石发生冒落。2.支护设计以刘庄煤矿151301胶带顺槽为例，根据巷道围岩性质,充分利用矿压监测资料，依据施工现场实际情况选择科学的支护设计，确定巷道支护形式及支护参数：3.1支护方式3-3断面采用锚网、塑料网、锚索加喷浆联合支护，2-2断面采用锚网、塑料网、锚索支护。因考虑回采影响，2-2断面停采线以外增加横向M5钢带加强支护。支护

5、材料为：左旋金属强力锚杆、锚网、锚索、H型钢带、塑料网、M5钢带。3.2支护设计3.2.1根据采区揭露的实际地质资料，参照西三煤层巷道支护设计以及工程类比法。3.2.2类比工程选择与比较西三煤层巷道采用锚网索支护和锚网索喷支护，巷道支护效果较好，故151301工作面胶带顺槽采用锚网索、M5钢带、塑料网和锚网索、塑料网支护。3.3悬吊理论计算锚杆、锚索参数3.3.1锚杆长度计算：L二KH+L1+L2H=B/2f=5.6/2f=5.6/(2X5)=0.56mB——巷道开拓宽度，取5.6m；f——岩石坚固系数，砂质泥岩取5O则:L=2

6、X0.56+0.7+0.05=1.87m,现在用锚杆长度2.5m>1.87m,符合要求。锚杆间距、排距计算：设计时令间距、排距均为a,则a=(Q/KHY)1/2a=(Q/KHY)1/2=2095mm施工时取a=800mm<2095mm,符合要求。通过以上计算，选用直径22mm,长度2500mm的左旋金属强力锚杆。3.3.2确定锚索长度：L=La+Lb+Lc+Ld按GBJ-1985要求，锚索锚固长度La按下式确定：La^KXdlfa/4fcLa22X21.8X1883.52/40=2053mm取La=2.4m,则L=2.4+2+0

7、.2+0.3=4.9o设计取锚索长为5m。本巷道采用锚索长为9.2mo3.3.3锚索倾角：锚索垂直巷道拱的切线安装布置。3.3.4锚索数目的确定：N=KXW/P断w二B•Zh•SY•D则W=5.6X2X19.992X2.5=559.78KN,N=2X559.78/265^2.11根通过以上计算，锚索选用①21・8俪的预应力钢绞线制作，巷道安注锚索时，考虑到锚索为在原锚网支护基础上的加强支护，故5根即可满足设计要求。3.4支护参数设计3.4.1锚杆采用①22mmL=2500mm的左旋金属强力锚杆,托板规格为120mmX120mmX

8、10mm金属钢板，拱部每根锚杆使用3卷Z2850型树脂锚固剂，帮部每根锚杆使用3卷Z2350型树脂锚固剂，锚杆间排距800X800mm,2-2断面每排15根；3-3断面每排21根；锚网为①6mm1880X1000mm的特制钢筋网，塑料网采用2000X1000mm