刘桥一矿ⅱ46轨道下山支护方案.doc

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1、刘桥一矿II46下采区轨道下山高强稳定型支护技术方案中国矿业大学二0一一年五月1概述121146下采区轨道下山围岩稳定性影响分析13破碎围岩条件下高强稳定型棚-索协同支护技术方案53.1高强稳定型棚-索协同支护技术核心53.2高强稳定型棚-索协同支护技术参数54高强稳定型二次锚网索支护技术方案84.1高强稳定型二次锚网索支护技术核心84.2高强稳定型二次锚网索支护技术参数85施工质量管理及安全技术措施115.1施工质量管理115.2安全技术措施121概述刘桥一矿主采煤层为二叠系下石盒子组4煤和山西组6煤，由于两层煤相距较远，各煤层单独布置准备巷道。矿井共设-330.-540和-75

2、0三个开采水平，目前服务的-540水平南翼采区均已报废，采掘活动均集中在矿井北翼，这使得矿井采掘接替压力很大。经刘桥一矿各级部门研究决定，对1146采区下山进行延深形成1146下采区（见图1）,以保障矿井正常采掘接替。根据II46下采区延深设计方案，II46下采区轨道下山布置在距4煤底板20~30m左右的底板岩层中，预想穿越岩层主要为泥岩、铝质泥岩及泥质粉砂岩，其中深灰色泥岩岩体节理裂隙及滑面较为发育，呈块状、碎块状；铝质泥岩中粉砂质含量较高，滑面发育；泥质粉砂岩中泥质较多，局部夹薄层状泥岩。在轨道下山掘进过程中，距掘进迎头20m后巷道即出现明显变形，并且随着轨道下山进一步延深，由

3、于4煤层赋存条件变化较大，巷道距4煤底板仅2_3m,甚至局部巷道见煤线，这使得轨道下山维护难度进一步加大。而且轨道下山服务年限较长，后期还将经受周围工作面采动影响。因此，亟需针对轨道下山地质采矿条件，对刘桥一矿深部巷道合理支护方式及参数展开研究，以保障巷道长期稳定。图11146下采区巷道布置图21146下采区轨道下山围岩稳定性影响分析受巷道围岩岩性及煤层赋存条件变化影响，1146下采区轨道下山围岩岩性以泥质粉砂岩为主，且与4煤距离较近，巷道掘出后短期内就产生明显变形。根据轨道下山地质采矿条件，造成轨道下山失稳、破坏的主要影响因素如下：1）巷道围岩岩体强度较低根据轨道下山掘进期间绘制

4、的巷道实测地质剖面图（见图2）,轨道下山围岩岩性以泥质粉砂岩为主，在G3测点前方约21.6（n处，巷道顶板依次揭露粉砂岩、泥岩。随着轨道下山进一步延深，轨道下山将逐渐由煤层底板过渡到煤层顶板，期间巷道围岩岩性变化较大，而且在巷道变平后还将穿越落差50m的DF27断层（见图3）。根据已有资料，泥质粉砂岩中泥质较多，局部夹有薄层状泥岩,此类岩体即便岩块的强度较高，但岩体强度并不高；泥岩则由于其节理裂隙及滑面较为发育，呈块状、碎块状，而且受断层构造影响，断层面附近的巷道围岩将极为破碎。因此，结合轨道下山施工设计，在未来约160m范围内巷道围岩岩体强度普遍较低。图21146下采区轨道下山实

5、测地质剖面图图31146下采区轨道下山预想地质剖面图2）巷道所处应力水平较高根据矿井提供的II46下采区设计，轨道下山变平段巷道底板标高约-753・5m,巷道埋深接近780mo若上覆岩层平均密度按2500kg/ms考虑，且不考虑构造及采动影响，则理论上轨道下山变平段围岩垂直应力水平高达19.13MPa。已有研究结果表明，地质构造带附近的构造应力往往数倍于原岩应力。因此，在高应力作用下巷道浅部破碎岩体极易产生强烈的剪胀变形。3)现有支护设计存在缺陷近年来锚杆支护理论及技术得到深入研究和发展，锚杆支护以其在改善围岩体受力状况，提高围岩体强度和发挥围岩自承载能力方面的优势得到了广泛应用。

6、但目前现有巷道支护设计中，主要采用工程类比法。这使得巷道支护设计在某种程度上存在一定的盲目性。在II46下采区轨道下山锚网支护设计中，锚杆规格为①20x2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为800mmx800mm,配合使用①6mm的钢筋网，并在巷道拱基线以上布置5根锚索，锚索规格为①15.24x5400mm,锚索间排距1600mmx1600mm。在此基础上，部分特殊地段锚杆间排距改为600mmx600mm,同时锚索长度增加至7000mmo但即便如此，随着轨道下山逐步延深，距掘进迎头后方10~15m后，巷道仍存在明显变形。根据轨道下山预想地质剖面，轨道下山继续延深过程中巷道围

7、岩岩性较差，而轨道下山不仅服务年限较长，后期还将经受工作面采动影响，现有支护设计很难保障其长期支护效果，其主要原因如下：(1)现有锚网支护强度偏低1146下采区轨道下山锚网支护设计中，参照相关规范、文献对锚杆支护抗力进行验算，得出合理支护设计参数。但在该支护设计中并未考虑锚网支护整体性、锚杆预紧力矩等关键因素，现有支护设计中虽然锚杆杆体强度并不低，但由于未配合使用钢筋梯子梁或钢带，一方面造成实际支护中锚杆仅起到点锚杆的支护作用，对控制锚杆间围岩变形作用较小；另一方面，