厚煤层大断面切眼稳定控制.pdf

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1、2013年第38卷第2期能源技术与管理Vo1．38No．2EnergyTechnologyandManagement83doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2013．02．032厚煤层大断面切眼稳定控制许志东，许磊，蔡玲祥(1．湖北省宜昌市盛源矿山设计有限公司，湖北宜昌443000；2．中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京100083；3．河南省禹州市神火隆祥矿业有限公司，河南禹州461695)[摘要]以山西某矿厚煤层9mx3．5m大断面切眼为研究对象，阐明了厚煤层大断面切眼的围岩控制特点及锚网索联合作用的机理，采用工程类比和理论分析的方法确定了高强高预紧力及时

2、支护技术的参数。工程实践结果：经过80d的矿压观测，两帮移近量91mm，顶底板移近量124mm，顶板离层量3mm，工程实践验证了该类型切眼支护的指导思想和支护技术的科学性。[关键词]厚煤层；大断面；切眼；稳定[中图分类号]TD823．25[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2013)O20833围岩为煤体，强度较低，粘聚力小，断面为长矩形O前言冒落拱范围更大。切眼开挖后，破坏了围岩的应力随着综采、大采高技术的发展，设备日趋大型平衡状态，引起应力重新分布，切眼围岩中的应力化，安装设备的切眼断面也越设计越大。目前，跨状态由原来的三向应力状态转化为二向应力状度9m的切眼屡见不鲜，神东矿

3、区也出现了跨度态，围岩出现破坏区和塑性区，切眼断面越大，需10m的切眼。这样的切眼多沿煤层底部布置，顶要围岩保持稳定的范围也越大[251。板和两帮均为煤体，而煤体的物理力学性质较差，(1)切眼围岩均为煤体，煤体强度较低，物理切眼围岩更易变形、离层、片帮等。这众多因素使力学性质较差，同时由于切眼跨度大，顶板塑性区得厚煤层大断面切眼的围岩稳定课题更具有探讨范围较大，同时冒落拱稳定岩层一般超过锚杆的价值。以某矿厚煤层9m×3．5m大断面切眼为研可锚固范围，顶板的变形和破坏一般超过锚杆的究对象，采用理论分析和现场工业性试验的方法锚固范围，单纯采用锚杆支护不能形成有效的承研究该地质条件下该类型切眼的支

4、护技术。载结构。(2)此时单纯采用锚杆(索)支护能否有效控1地质工程条件制顶板，关键看能否实现锚杆(索)的实际工作特该切眼掘进标高1374～1392m，井口标高征与顶板岩层的自承特征协调一致，使顶板由载1534nl，埋深142～160m，煤层平均厚6．3m，煤层荷体变为承载体。要实现这一目标，应在顶板离层硬度系数1．5～2．5。煤层顶底板情况如表1所示。以前，及时地安装预紧力、刚度和工作阻力都较高表1煤层顶底板情况的锚杆)，阻止软弱顶板的离层变形与沿弱面的名称岩层名称厚度，m岩性描述错动，使软弱顶板转化为组合梁和组合拱，由载荷体转化为承载体，形成锚杆(索)与顶板岩层组成老顶2．3-4．05妻

5、喜盛矿物’颗粒分的共同支护体，顶板的承载能力和抗变形性能力直接顶砂岩、泥岩o．5～1．5白色，含砂多而不均，致密坚得到显著提高。(3)由于切眼跨度大，顶板中部易出现拉应由东至西呈逐渐变薄趋势，含煤层43．4～9．20夹矸0-3层，结构较复杂，倾角力区，且顶煤的抗拉强度小，是支护的薄弱带。特4。别是采用分断面施工时，中部顶板一般为分断面直接底砂质泥岩3．3灰色，砂质结构，含植物化石施工时的肩角部位，由于一次开挖时形成的应力集中，造成裂隙发育，更加降低了这部分的强度。2大断面切眼围岩控制特点因此，切眼支护的关键部位是顶板。由于综放大断面托顶煤切眼的跨度大，切眼(4)切眼跨度过大后，将有更多的岩层

6、重量84许志东，等厚煤层大断面切眼稳定控制2013年4月Feb．，2013由两帮承担，切眼肩角部位及煤帮上部出现集中4围岩控制技术应力更明显，如果顶角及帮部崩塌严重，相当于增加了顶板跨度，威胁顶板稳定，帮部支护应重点放根据具体工程地质条件，采用工程类比和理在切眼顶角和巷帮上部，采用倾斜锚杆布置，使论分析的方法，最终确定顶板和两帮锚杆具体支锚杆的切向承载能力增大，能适应肩角破坏特征护参数，支护断面如图2所示：的要求，同时可以控制帮部煤体的稳定。3锚网索联合作用机理锚杆支护可快速封闭围岩，施加预紧力后，使表面围岩由两向应力变为三向应力，在围岩内部形成承载结构。在围岩变形和应力调整的过程中，锚杆与

7、围岩作用与反作用，使锚固体承载围岩，并约束内部围岩变形，降低围岩变形量，使围岩处于稳定状态]。为了应对围岩突变及提高支护效果，通常在顶板采用锚索补强支护。锚索最大特点是承载力高、且索体长，可锚固在更深部稳定岩层中，其预紧力也高，可提高更多岩层间的摩擦力及岩层的抗弯强度，更大限度地提高围岩承载能力E53。图2支护断面图预应力锚索的作用主要表现在：将锚杆支护(1)切眼顶板锚杆采用。20×2200mm左形成的预应力