超前支护技术在开拓巷道过断层中应用

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1、超前支护技术在开拓巷道过断层中应用　　【摘要】针对巷道掘进过断层破碎带时，巷道支护困难、施工危险的问题，通过分析断层破碎带围岩应力分布和超前支护机理分析，结合现场地质条件，在开拓巷道过断层破碎带中应用了超前支护技术，并取得了很好的效果。【关键词】开拓巷道；超前支护；过断层；支护设计引言断层区域由于受到地应力的作用，围岩松软破碎，容易冒落，掘进一次成巷困难；顶板岩层易风化，风化后支护易失稳而引发冒顶。针对巷道掘进过断层破碎带时巷道支护困难、施工危险的问题，煤矿工作者进行了大量的研究和实践，取得了一定的成果，但仍存在很多问题需要解决，尤其是过断层破碎带

2、巷道支护技术还需进一步研究。1断层破碎带围岩应力分布6断层破碎带的应力分布与产状有密切的关系，由于断层破碎带是由一些松散、破碎、杂乱无章的岩块组成，故可用松散岩体力学理论来进行应力计算：P=γH。其中，P为作用在巷道或硐室上的垂直地层应力；γ为破碎带充填物容重；H为巷道或硐室浅埋时的深度。实际上，断层破碎带的倾角不同，对其应力的分布影响很大。P可分解为断层破碎带面的平行应力P1和垂直应力P2。P1=γHsin，P2=γHcos（为断层破碎倾角）。通过上述定性分析可得出断层破碎带影响规律：（1）对上盘岩层影响不大或基本无影响。（2）对下盘岩层有直接影

3、响，且破碎带倾角越小，影响范围越大。（3）以倾角45°为临界角，当>45°时，压应力的影响主要表现在破碎带内下盘边缘附近；当≤45°时，压应力的影响主要表现在下盘岩层。2超前支护机理分析在过断层的巷道中施工，超前锚杆支护是一种新型支护结构，其目的是对开挖面前方的不稳固围岩进行预先加固，以防止围岩在开挖后坍塌。分析和总结了国内外学者关于断层破碎带超前支护理论的各种研究成果，认为超前锚杆支护机理应为：在巷道未开拓前，由于内部各方向应力平衡，破碎体处于稳定状态。巷道开拓后，巷道方向的应力被解除，破碎体因受到一个指向巷道的应力（顶板压力）的作用而处于不稳定

4、状态，逐渐产生离层，直至整体垮落。6在巷道未开拓前，预先向破碎体内部打入多个锚杆，通过锚杆的锚固作用，一方面自身形成了一个有一定强度和刚度的块体（梁），使块体内部的破碎岩层不产生或产生较小的离层，防止了破碎岩体的风化和开裂扩展，使整个块体自身达到稳定状态；另一方面，破碎岩石块体通过超前锚杆锚固力作用与直接顶或老顶形成一个整体，从而发挥了增强岩体自承能力，达到支护的目的3过断层破碎带超前支护技术实践3.1工程概况某矿主井-550m水平南大巷中段过大路沟断层带中进行，该断层落差30m，分三次完成，依次过落差为12m、8m、10m的断层，长度24m。该断

5、层岩性变化大，局部岩石极破碎。揭露岩性为黑色泥岩，层面含大量炭质岩屑石英砂岩，随掘随落，厚0.4m左右；直接顶为黑色及深灰色粉砂质泥岩，厚约2.3m。断层岩石种类及普氏系数详见表1。表1-550m水平南大巷岩石等级岩石名称岩石等级普氏系数f泥质粉砂岩IVa～V4～5粉砂质泥岩V～Va3～4炭质岩屑石英砂岩Va～VI2～3疏松的泥灰岩（参杂砂砾碎石等）VI～VIa1.5～23.2超前锚杆支护参数设计根据-550m南大巷顶板构造情况，为保证顶板在巷道被开挖后的完整性，采用超前支护机理对工作面未被暴露的顶板实行超前支护，通过超前安设锚杆，使锚杆锚固长度以

6、内的薄层破碎岩石形成6组合块体（梁），从而加强了围岩本身的抗弯能力和承载能力，使之在巷道开挖后、巷道永久支护前保证顶板的完整性。其支护参数初步选取如下：锚杆规格：D32mm×1800mm管缝式锚杆；锚杆间距：400～600m（视岩体破碎程度选择）；锚杆排距：1.0m，每排根数：6～9根（视岩体破碎程度选择）；锚杆施工仰角：20～25°。同时，为提高锚杆与顶板的结合力，要求锚杆预紧力不低于150N·m；为增强整体支护效果，采用挂网加喷混凝土加强支护，见图1。1.金属拱形支架；2.超前锚杆；3.超前锚杆末端；4.超前支护前端；a.超前锚杆横间距；b.金

7、属拱形支架间距；.超前倾角图1超前锚杆支护示意3.3迎脸及高帮防护技术3.3.1迎脸防护施工技术若打等强锚杆挂金属网防护，防护范围为底板1.0m以上，较浪费材料，不适用。过该断层，迎脸支护采用安全防护骨架上挂尼龙安全网防护。尼龙安全网用8mm左右的双抗型尼龙绳编制，网格为100mm×100mm的正方形，网片大小根据巷道尺寸而定，断面较大时，可分为2～3片，片与片间采用网孔内穿绳联接。使用方法：敲帮问顶保证安全后，在巷道迎脸通过“S”钩子将安全防护骨架挂在第1架棚子上，然后将尼龙绳防护网的绳头系在安全防护骨架上，循环使用。打完炮眼后，清除网后矸石，装

8、药时，由上到下逐步拆除防护网。63.3.2高帮防护施工技术架棚支护、顶梁架好、矸石倒尽、找净工作面及帮部浮矸危岩后，每帮利