井巷中巷道的断面设计与支护.pdf

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1、煤矿现代化2011年第4期总第103期井巷中巷道的断面设计与支护马华，刘飞(中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221116)摘要巷道断面的设计与支护是煤矿生产中很重要的一个环节，合理有效的巷道断面不仅要充分考虑围岩的力学特性，同时还应兼顾支护材料的力学性质。梯形、圆形、圆弧拱形、半圆拱形等巷道断面广泛应用于煤矿巷道断面设计中，工字钢、U型钢、锚杆、锚喷等支护方式在巷道支护中起了不可替代的作用，不同的巷道断面需要不同的支护方式，正确地科学地设计巷道断面和其支护方式对生产以及后续的维护工作有着重大的意义。关键字巷道；锚杆；锚喷；金属支架

2、；软岩中图分类号：TD263文献标志码：B文章编号：1009—0797(2011)04—0010—03随着煤炭开采深度的逐渐增加，煤矿巷道所处钢支护方式，则应选用拱形、圆形或者椭圆形巷道断的围岩性质也发生了不同于浅埋煤层巷道的变化，面。而对于现在广泛采用的从澳大利亚引进的锚杆Ⅲ在一定程度上加大了煤炭开采的难度。深入研究巷锚喷支护方式，一般适宜选用梯形巷道断面。道断面的设计与支护方式，分析影响巷道性能的因1-3巷道掘进方法和设备素，从而优化巷道支护方式。另外，巷道的掘进方法以及采用的掘进设备对巷道断面也有一定影响。随着我国现代化的进程

3、，1目前煤矿巷道断面设计的影响因素煤矿巷道的掘进也越来越机械化。目前岩石平巷掘目前我国煤矿井下使用的巷道断面，按其轮廓进仍是钻眼爆破法占主导地位，适用于任何形式的线构成可以分为折线形和曲线形两大类。折线形主要巷道断面。这些年来，由于锚杆锚喷【z]支护方式的有矩形、梯形和不规则形，而曲线形主要有圆形、马蹄广泛采用，以及简化巷道设计和施工的难度，现在形、椭圆形、圆弧拱形、三心拱形和半圆拱形等。巷道断面多采用半圆拱或圆弧拱形断面。同时，对在煤矿巷道掘进中，巷道断面的形状主要由以于全断面掘进机组掘进岩石平巷时，选用圆形巷道下因素决定：断面则

4、为合适和实用。(1)巷道所处的位置及穿过的煤层或岩层的地2巷道的支护质结构特性和性质。(2)作用在巷道上矿压的大小和方向。巷道断面的选取受到很多方面因素的影响和制(3)掘进巷道的用途以及其设计的服务年限。约，合理、恰当地选取巷道断面形状对煤矿安全生产(4)巷道支护所选用的支架材料和支护方式。有着重要的作用。要想很好的对巷道进行维护，就需(5)巷道的掘进方法以及采用的掘进设备。要深入了解巷道断面所处围岩压力的分布和显现情(6)生产成本及安全因素。况，以及不同支护方式的优劣之处。1．1矿压大小和方向2．1预留煤柱支护多数情况下，作用在巷

5、道上的矿压大小和方留设煤柱是传统的保护巷道的方法，是在上区向、生产成本，在煤矿选择巷道断面形状中起主要段运输平巷和下区段回风平巷l4l之间留设一定宽度作用。顶板压力和侧向压力均不大时，可选用矩形的煤柱，使下区段平巷避开固定支承压力峰值区。和梯形断面；顶板压力较大、侧向压力较小时选用区段平巷双巷掘进，技术管理简单，对通风、运输、直墙拱形巷道断面；顶底板压力和侧向压力都较大排水、安全都有利。但是煤柱损失高达10％一30％；时，应选用相对封闭的巷道断面，如圆形或椭圆形，且回风巷受二次采动影响，巷道维护困难，支护费可以有效地控制巷道围岩的变

6、形。用高；煤柱支承压力向底板传播，不仅影响邻近煤1．2巷道支架材料和支护方式层的开采和底板巷道的稳定，还成为引发冲击地压巷道支护所选用的支架材料和支护方式也在的隐患。煤柱宽度一般为10～30m。图1为留煤柱护巷道断面选择中起到了不可或缺的作用。如果选用巷示意图工字钢支护，一般巷道断面选用梯形断面；对于u型2．2金属支护·1O·煤矿现代化2011年第4期总第103期随着锚杆锚网I5l等金属支架的广泛应用，巷道主要构件，就形成锚护支护系统。目前，适用于不同的支护效果取得了明显的改善。巷道开掘后，巷道地质条件、具有不同功能和用途的锚杆有数

7、百种，空间上方岩层的重量将由巷道支架与巷道周围岩锚杆支架主要有一下几种：体共同承担，巷道支架与围岩体组成一个共同的承(1)机械锚固式。如胀壳式锚杆、倒楔式锚杆、载体系。从总的规律来看，巷道上覆岩体的重量由楔缝式锚杆。巷道支架承担的仅占1％～2％，其余的完全由巷道(2)粘结式锚杆。如树脂锚杆、快硬水泥卷锚周围岩体承受。研究表明：巷道支架的工作特性与杆、水泥砂浆锚杆。一般地面工程结构有着根本性的区别。支架受载的(3)摩擦式锚固式。如缝管式锚杆、水胀式管状大小不仅取决于本身的力学特性，而且与其支护巷锚杆等。道围岩体的力学性质和结构有着密切

8、的联系，即锚杆支护促使围岩由载荷体转换为承载体。尽“支架与围岩”的相互作用关系。管锚杆在不同地质条件下作用机理有所不同，但都是在巷道周边围岩内部对围岩加固，形成围岩承载体，有利于围岩的稳定。国内外现场对比实验表明：在同一条件下锚杆支护