三软煤层回采巷道围岩控制技术研究.pdf

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1、总第196期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2015．12．010三软煤层回采巷道围岩控制技术研究马金飞，李金华，赵永平，张宗良，谭兴(1．潞安集团司马煤业公司，山西长治047105；2．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221116)摘要：文章结合火铺矿的复杂的地质及煤层赋存条件，对三软煤层回采巷道的围岩变形特征进行了理论分析，指出原有支护方案的不足，并针对其不足对提出该条件下围岩控制思路。而后筛选适用的支护方案，并最终确定选用U型棚联合支护。根据工业试验及现场实测数据进行分析，该方案取得了较好的支护效果，有效地控

2、制了表面及深部围岩的剧烈变形，使围岩破坏范围减小，同时进一步提高了回采巷道的掘进速度。关键词：软岩巷道；围岩控制；联合支护：工业实践中图分类号：TD353；TD263文献标识码：B文章编号：10052798(2015)12—0027．03承载能力较低，两帮较大的变形将大大降低整个支1工程背景架的承载能力，增大了底鼓量。火铺矿17号煤层平均埋深484m。煤厚1．2～2)煤层属三软煤层，围岩碎胀变形力较大，7．0m，平均约4m，煤层倾角20～25。，平均22。，煤而且15型棚与围岩间存在大量不均匀空隙，造成支层松软破碎，结构复杂且有突出危险性。因

3、此，17架初期承载力很小号煤层回采巷道变形较为严重，服务期间难以满足3)支架搭接处预紧力矩不够．现场施工难度正常的通风、行人需求，巷道平均需卧底1～2次．增大，引起U型棚搭接处有较大滑移量。加了巷道维护成本，同时也影响工作面的安全高效表1观测期间巷道变形统计生产；同时巷道掘进速度缓慢。难以保证工作面的正常接替，所以研究三软煤层巷道围岩稳定性具有十分重要的现实意义。2原支护方案及支护效果分析2．1巷道断面及支护设计该矿巷道设计断面为拱形，巷道底部宽4．6m，2．3巷道围岩控制思路中高为2．9m．采用29U一4600型斜腿拱形棚架棚针对上述原方案

4、下支护效果的分析，现提出以支护，三节拱，用6副卡缆加强支护，棚距为0．5m。下思路来克服支护中的难点：架棚支护时．全断面铺设10号铁丝编制的菱形金属1)使巷道释放一定量的变性能。巷道掘出网，其规格为长X宽=3．0m×0．9m．并用双股后，首先以让压为目的，使巷道围岩内聚集的能量以l4号铁丝进行连接，网的搭接长度为0．1m，联网扣巷道变形的形式得到一定程度释放。距为0．1m。2．2巷道变形破坏及分析2)提高巷道支架的承载能力及适应性。软经实地观测。该支护设计条件下。巷道围岩变形岩巷道围岩应力较大，其内聚集的能量释放过程中，较大，巷道破坏严重。实

5、测数据见表1。引起的围岩变形很大．为抑制围岩变形，必须选用承通过对U型棚卡缆拧紧力矩与搭接长度实测和载能力大，且具有一定可缩性的支架，达到围岩和支该支护状态下支架承载能力的计算得出以下原因：架耦合变形的同时，有效控制软岩巷道围岩变形。1)前期支架没有提供足够的强度和刚度控3)改善围岩力学环境，提高围岩力学性能。制围岩松动圈的发展，虽然有U型钢承载但是巷道巷道开挖后，围岩应力由三向应力状态变为二向或周围围岩已经破碎，支护体无法形成结构．且棚腿的单向应力状态。巷道围岩内应力进行重新分布，同时收稿日期：2015—10-23作者简介：马金飞(1984

6、一)，男，山东临清人，工程师，从事矿井一通三防技术和管理工作。272015年12月马金飞等：三软煤层回采巷道围岩控制技术研究第24卷第12期围岩力学性质也会发生改变，内摩擦角和内聚力3．2U29可缩性支架+锚梁网索联合支护参数设变小，围岩的完整性发生破坏，造成围岩自承载能计力降低．围岩控制难度加大，采用合理的主动支护该方案由自然平衡拱理论计算得锚索长度为方式对围岩进行控制可有效改善围岩力学环境和6．5m．圆整后的锚索长度为7．0m。同样考虑到锚提高围岩力学性能或对围岩进行注浆加固可提高索索体直径与钻孔直径的匹配关系，确定选用锚索围岩力学性能直

7、径为17．8mm。建议锚索的支护密度不宜过大，否则会影响支护成本及成巷速度，所以确定锚索的3优化支护方案排距为2．1m，间距为2．0m。联合支护断面图、剖基于围岩控制思路，采用斜梯形工字钢架棚+面。如图2所示。锚梁网索支护和拱形U29可缩性支架+锚梁网索然后通过层次分析法层次排序，u型棚联合支两种支护方式对21175回风巷进行围岩控制。下面护总分大于工字钢联合支护总分，故选择u型棚联分别对两种支护方案进行参数设计。合支护更适。3．1斜梯形工字钢架棚+锚梁网索支护参数设计该方案采用11号矿用工字钢斜梯形架棚支护，其规格为下净宽×中高=4．01T

8、IX3．0ITI，棚距为500mm，棚腿长度分别为2500mm、4100mm，顶梁长度为4308mill。架棚支护时全断面铺设lO号铁丝编制的规格为长X宽=3．0m