加密锚索联合支护技术在深井松软顶板、软煤层巷道中的应用.pdf

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1、2010年第2期煤矿支护45石家庄中煤杯参评论文加密锚索联合支护技术在深井松软顶板、软煤层巷道中的应用张文秀魏晓明[阜新矿业集团公司彩屯煤业有限责任公司，辽宁本溪117000]摘要在分析彩屯煤矿下六区3工作面煤巷地质条件、原有支护方式失效原因的基础上，提出采用锚、网、带、加密锚索联合支护技术。现场实践表明，采用该技术取得了良好的支护效果，使下六区3工作面三条顺槽及开切顺利贯通。关键词深井松软顶板软煤层承载圈加密锚索①围岩应力高。该工作面为深井巷道，1概况埋深已经超过900m，自重应力通常大于18MPa，一般情况下水平应力大于垂直应彩屯煤矿下六区3工作面

2、设计三条顺力。槽，其中间顺槽为人风，东、西顺槽为回柱状厚度／岩一怍风，以解决开采时瓦斯超限的问题。本工作6～8LlJ性砂岩面地表标高+135m，最小掘进深度1024．514m。一一一一一一二⋯一一一一一=¨4泥或掘进范围内的七层煤为含块粉末状，易砂质泥岩片落，厚度0．9～3．5m，平均厚度2．1m，⋯一一一一一一一一=硬度系数f值小于0．5；七层煤直接顶板为＼0．14～04六联·隙黑色海相泥岩，厚度约3．4～5．Om，致密块3．4海卡日岩0．9～3．5七层煤状，节理发育，较破碎，容易冒落，硬度系45～5粘一质数f值为3～4；往上是六层煤，该煤层厚度泥岩

3、约0．14～0．4m，沉积较不稳定；老顶为泥＼0．1～0．4几层煤====一==一一一一=2～3泥岩岩，厚度l1～13m；七层煤底板为泥岩，节l6～17条带状理发育，含粘土，易底臌，厚度4．5～黄旗砂岩5．5m，硬度系数f值为4；往下是九层煤，厚度0．1～0．4m；九层煤底板为泥岩，层理图1下六区3工作面地质综合柱状发育，厚度1．5m，硬度系数f值为3，再往②围岩松软。从煤岩层赋存状态分析，下为条带状细砂岩。下六区3工作面地质该工作面直接顶、老顶岩性均为泥岩，岩性结构如图1所示。煤(岩)层产状：走向松软。135。，倾向225。倾角12。一160平均】4

4、。。③围岩结构差。该岩体由多种岩石组成，因此围岩是非均质性的非连续体。工作2巷道围岩条件分析面直接顶、老顶层理、节理、裂隙比较发育。下六区3工作面地质结构有如下特综合柱状可以看出，其直接顶、老顶之点：间的结合面为一层0．4m厚的煤线，其相当46煤矿支护2010年第2期于软弱夹层，这种自然分层结构使直接顶、第二次支护修改将锚索间排距改为800老顶粘结力大为消弱，分界面是顶板离层的×1600(ram)，由每排布置三根更改为四重要原因。根。巷道的稳定性主要取决于两个因素：一当3工作面配巷与3工作面东回风是巷道围岩的自身稳定性；二是巷道支护材道贯通后，在配巷I

5、18m处顶板来压力，发料与围岩相互作用，共同形成一个具有较强生掉顶事故，掉顶范围为长4m、宽5m、平承载能力的锚固层即承载圈。承载圈厚度越均高度2．5m，最高位置大3．5m。大，圈内应力分布越均匀，承载能力越大。(4)第三次修改该巷道锚杆形成的承载圈在松动圈和煤在3工作面配巷经过两次掉顶后，掘线以内，通过加密锚索将锚杆形成的承载圈进三条顺槽时，分析了以往支护失败的原与上层松软岩体再次挤压形成新的更厚的承因，并进行了巷道支护设计的第三次修改。载圈，从而提高了围岩的自身承载能力，将原巷道支护以锚杆支护为主、锚索支护原来采用的锚索悬吊作用，变为挤压加固作为辅

6、。其直接顶厚度已经远超过锚杆的锚固用。范围，且岩性松软，节理、层理比较发育，因此，造成锚固区范围在巷道松动圈内，不3巷道支护设计及改进过程能有效阻止锚固区外岩层离层，失去了锚固作用，进而导致锚固区下沉将锚索拉断，造(1)初始设计成冒顶事故。3工作面巷道最初设计为矩形和三心第三次修改方案为将锚索间排距改为拱形断面(宽度为4．Om、高度为2．8m)，800×800(mm)，由每排布置四根更改为其支护形式为锚杆、金属网、荆条帘子、钢五根，其他支护参数不变。修改后的支护形带+锚索联合支护。最初的支护参数设计式如图2所示。为：锚杆直径20mm、长2000mm，间

7、排距为800×800(ram)；锚索为直径17．8ram、长8000mm的钢绞线，间排距为1600×2400(ram)，锚索每排布置两根。该配巷设计长度180m，于2009年7月开工，当掘送60m时，顶板压力增大，有下沉现象，两帮煤体从金属网孔中片漏严重，顶板暴露面积加大。(2)第一次修改第一次修改是将锚索间排距更改为1200×1600(ram)，由每排布置两根锚索更改为三根，两帮金属网内加挂了荆条帘子。当掘进至1lOm处时，顶板压力进一步图2下六区3工作面巷遭支护断面图增大，并且顶板破碎。在安设锚索时，由于改进后巷道支护以锚索支护为主、锚杆压力增大，

8、迎头后4m处发生掉顶，掉顶范支护为辅。锚索的深层锚固，增加了锚固区围为长4m、宽4．5m、平均