泥岩巷道顶板破坏原因分析及支护方案优化.pdf

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1、2015年第3期煤矿支护39天津振华杯参评论文泥岩巷道顶板破坏原因分析及支护方案优化李高锋于锋尹润生蒲拴云张晓震刘会彬[1一彬县煤炭有限责任公司华彬雅店煤业有限公司，陕西彬县713500；2-中国矿业大学江苏徐州221116]摘要煤矿生产中，泥岩顶板巷道的围岩力学性质差，巷道变形破坏严重，极易发生冒顶事故，给矿井安全建设带来隐患。分析得出了水平应力是影响巷道顶板变形的主要原因的结论，通过对雅店煤矿1煤回风巷支护方案的优化，成功地控制了顶板大变形。关键词泥岩顶板水平应力支护方案优化监测支护方案尤为重要。l概况3顶板破坏原因分析彬长矿区是国家规划的十三个煤炭基地之一，位于鄂尔多斯

2、盆地南缘的陕西省咸阳目前，国内外众多学者研究表明：水平市西北部长武和彬县境内。彬长矿区已建和应力是影响巷道顶板离层的主要原因。在已在建矿井均受泥岩顶板巷道变形问题影响。经出现破坏的顶板范围内水平应力很低，随本文针对雅店煤矿巷道泥岩造成的顶板变形着高度增大，水平应力逐步升高，直至在顶问题，分析了造成该矿区巷道顶板变形的机板一定范围以上达到原岩水平应力值。理，并提出了相应的治理措施。由于水平应力可以分解为方向呈正交关系的最大水平主应力分量a和最小水平2工程情况主应力分量a，这使得水平应力对巷道顶板影响具有明显的方向性。当最大水平应力雅店煤矿二期巷道的直接顶以灰黑色泥方向与巷道轴线

3、平行时，水平应力对巷道的岩为主，平均厚度0．6m，局部为深灰色中影响最小；当最大水平应力与巷道轴向方向粒砂岩，部分地段出现伪顶泥岩，厚0．3m；垂直时，水平应力对巷道的影响最大。基本顶为泥岩或中粒砂岩，平均厚度2．5m。不同角度的最大水平应力，对巷道的影由于泥岩多属于黏聚力很弱的泥质胶响也将不同，相应的巷道状况也会有显著的结，节理和裂隙发育，强度较低，尤其是在差别：当巷道掘进方向与最大水平应力平行水、风等因素影响下，泥岩的孔隙率大幅提时，受水平应力影响最小，对顶板的稳定最高，含水率反复波动，致使围岩整体力学性有利，如图1(a)所示；当巷道掘进方向质下降，巷道开挖后易出现顶板离

4、层、下与最大水平应力平行时，受水平应力影响最沉，甚至垮冒。从已施工的巷道整体来看，大，对顶底板的稳定最为不利，如图l(b)部分巷道顶板离层严重。从保证行人安全，所示；与最大水平应力以一定的夹角倾交的控制顶板下沉，降低巷道风阻和减少局部阻巷道，巷道一侧出现应力集中而另一侧应力力，优化支护参数，减少后期巷道维修工程释放，因而顶底板的变形破坏会偏向巷道的量等方面，研究巷道顶板离层的原因及优化某一侧，如图1(c)、1(d)所示。40煤矿支护2015年第3期①沿巷道方向，围岩变形不均匀，不同最_犬——地段的顶板变形差异性很大。1煤回风巷底水’板最大下沉量达600mm，平均下沉量胜力—+

5、450mm，个别地段巷道顶板完好。(a)巷道状况好②巷道顶板变形具有阶段性。在巷道开挖初期，围岩变形速度较大，随时间推移，照变形速度逐渐降低，最后趋于平稳。+胜4支护方案优化力——-根据1煤回风巷道顶板离层状况，分析(b)巷道状况差；最大l水平l{鹫力；I最大；水平；应力{了顶板破坏原因，优化了支护方案。4．1原设计支护方案原设计采用锚网喷+锚索支护。锚杆为直径22mm、长2400mm的MnSi左旋无纵筋螺纹钢，采用1卷K2335型和1卷Z2360型树脂锚固剂锚固，采用矩型布置，间排距800×800(mm)；金属网用直径6．5mm钢(c)巷道左侧发生变形筋焊接而成，网孔100

6、×100(mm)；喷射混凝土强度等级为C；锚索采用直径18．9mm、长8000mm的高强度低松弛预应力钢绞线，采用1卷K2335型和2卷Z2360型树脂锚固剂锚固，采用矩型布置，间排距1600×1600(mm)。支护方式如图2所示。(d)巷道右侧发生变形图1不同掘进方向巷遵状况的差异假设雅店煤矿最大水平应力沿东西方向，则最大水平应力与巷道夹角愈大，应力集中严重，巷道变形亦严重，巷道稳定性差；而与最大水平应力夹角较小的巷道则应力集中轻微；与最大水平应力垂直的巷道破坏最严重，稳定性最差。从实际施工中揭露的情况来看，南北走图2原设计支护方粟向的巷道顶板破坏最严重，东西走向的巷道4．

7、2优化后的支护方案状况最好，其它走向的巷道有轻微的破坏。优化后，采用锚网喷+锚索+钢筋梯子因此，雅店煤矿巷道的最大水平应力沿东西梁+锚索托梁支护。锚杆支护的间排距由原走向或者与东西走向的巷道夹角较小。来800×800(mm)调整为600×700在雅店煤矿1煤回风巷通过现场调研，(mm)；锚索支护的间排距由原来1600×总结出巷道变形破坏具有如下规律：1600(mm)调整为1200×1400(mm)；钢2015年第3期煤矿支护41筋梯子梁采用直径18双钢筋焊接，宽度lOOmm，长度和空挡与巷道宽度、高度及