锚网支护急倾斜特厚煤层巷道矿压分析.pdf

2 0 0 7 年第 1 期 西部探矿工程 锚 网支护急倾斜特厚煤层巷道矿压分析 房淑海 新疆矿业集团大洪沟煤矿， 新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 7 9 摘要 基于现有锚杆 支护理论， 结合大洪沟煤矿井巷工程 中锚 网支护巷道的矿压情况， 对急倾斜特 厚煤层锚网支护巷道矿压情况进行初步分析研 究。 关键词 巷道支护； 急倾斜特厚煤层 ； 锚网巷道； 矿压分析 中图分类号 T D 3 2 2 文献标识码 B文章编号 1 O 0 4 5 7 1 6 2 0 0 7 0 1 一O 0 8 5 0 2 矿井支护是煤矿生产建设的重要环节和生产技术管 理的重要组成部分。通过几十年的发展， 锚网支护技术 在矿山巷道施工中的的应用越来越广泛， 特别是在近水 平煤层巷道支护中得到较大发展。有关锚杆支护在近水 平及缓倾斜煤层中也形成较为成熟的锚杆支护理论。急 倾斜特厚煤层与水平煤层由于在赋存条件及工程条件上 的巨大差异， 使得急倾斜特厚煤层巷道锚网支护技术在 应用上其作用机理发生了一定程度变化， 而目前急倾斜 特厚煤层锚网支护巷道在研究制定中所参照的煤层均为 水平煤层、 近水平煤层。在急倾斜特厚煤层巷道矿压研 究分析方面比较薄弱， 参照水平煤层锚杆支护研究方法， 矿压分析是形成锚杆支护理论的基础和前提。新矿集团 在乌鲁木齐矿区的矿井所开采的煤层均为急倾斜煤层， 现以大洪沟煤矿 5 9 1 水平 B l z 煤层 西翼 轨道巷为 例， 浅析急倾斜煤层锚网支护巷道的矿压状况。 1 地质概况 实验工作面位于乌鲁木齐河东矿区八道湾不对称 向斜的南翼， 无大的断层 、 褶曲及岩浆侵入体， 但煤层节 理发育， 破碎。煤层顶 底板情况见 表 1 。十5 9 1水平 B l 一 2 煤层厚 3 1 ～3 7 m， 普式硬度系数 f 0 ． 5 - -- 1 ． 2 ， 疏松 易碎 ； 倾角 8 6 。 ， 属急倾斜特厚煤层 ； 结构复杂， 含矸 7 ～ 1 1 层 ， 多为松软的炭质泥岩、 泥砂岩， 局部为较硬的细 砂岩； 顶底板中等稳定； 系矿井主采煤层之一。 2 巷道支护 5 9 1 水平 B 2 轨道巷施工在 B 2煤层中， 巷道中心 线距顶板 4 m。锚杆 采用 长 2 ． 0 m， 材质 1 6的普通 A 3 圆钢。锚固剂使用树脂锚固剂。巷道支护方式 锚 杆加金属网和钢带联合支护。钢带使用 1 2圆钢制作 成长 1 ． 4 m、 问距宽 5 c m 的条带 。金属网宽 1 ． 3 m。 长度 根据巷道 周长确定 。锚杆 眼呈 花眼布置 ， 问距 6 0 c m。 钢带呈交错迈步式布置并与岩层倾向垂直。 表 1 煤层顶底 板岩性特征 3 - I - 5 9 1水平 B 。 煤层西翼 B 2 轨道巷道矿压观测与 分 析 掌握巷道矿压规律 的有效途径之一是通过对巷道 顶底板移进量进行定期 的观测和对锚杆进行拉拔试验 来分析得出结论的。 ， 3 ． 1 5 9 1 B 煤层西翼 B 2 轨道巷顶底板移进量观测 与分析 为了及时准确掌握 B 2 轨道巷矿压 ， 在巷道 内布置 了 5个巷道顶底板移进量观测站 ， 每个观测站又分别设 置 3个观测点。每个测点的观测记录有两个增量， 一个 是巷道净宽增量， 另一个是净高增量。把 3 个测点的巷 道净宽、 净高增量分别相加再求平均数 ， 就得到一个测 站的巷道净宽、 净高平均移进增量。根据一定的时间间 隔 ， 把同一测站的不 同平均移进增量用坐标轴表示 出 来， 就能绘出各个测站的巷道移进量变化曲线图。在此 以 1 、 2 测站为例如图 1 所示。 根据5 9 1 轨道巷巷道移进增量变化图， 可 以得 出以下几点结论 1 巷道围岩变形速度随时问的延续呈递减 函数 变化 ， 前一周 内变形速度最大， 8 ～1 5 d速度减缓， 3 0 d 后趋于稳定。 维普资讯 部探矿工程 2 0 0 7年第 1 期 l 测站巷道净宽增量 她一 穗 ， 1 2 2． 6 9 ∈． C } } ● “ ／ ／ ●一 测站咎道净商增量 1 4 ； O 一 一． 1 一 测站咎道净宽增照 一一磊 j i l 2 巷道的矿压在动压范围之 内显现突出， 垂直变 形和水平变形基本相 当。前三站巷道净宽移进量大于 净高移进量； 后两站净高移进量大于净宽移进量。这说 明 轨道巷后期锚 网梁的锚 固力增强 ， 阻止了巷道 的 变形。大的变形后矿压被释放 ， 随后巷道经过 自稳移进 量逐渐减小最后趋于稳定 。 3 ． 2 5 9 1 水平 B 2 轨道巷拉拔试验结果分析 轨道巷是 5 9 1 B 。 煤层综采工作面 的准备巷 道， 5 9 ] 轨道巷通过拉拔测试 ， 使用 MI J一2 0的锚 杆拉力计 ， 按照设计要求每次拉拔试验 中拉拔力达到 5 0 k N视为合格 ， 实践证 明， 用树脂端锚 的锚杆抗拉拔 能力明显增强， 锚杆拉拔合格率为 9 1 。增加 了锚网 梁的综合支护能力 ， 巷道移进量后期变化趋于缓和， 致 使 目前 B 2 巷道支护完后巷道成形较好 。 4 5 9 1 水平 B 2 轨道巷巷道矿压分析结果对巷道支护 的影响 通过对 5 9 ] 轨道巷巷道顶底板移进量的观测分 析和拉拔测试分析 ， 说明在急倾斜煤层 中锚网支护也能 起到很好的支护效果。软岩巷道采用锚 网联合支护除 了支护参数的选择较为重要外 ． 支护时段的选择也同样 重要。软岩巷道支护和硬岩巷道原理截然不同， 这是由 他们的本构关系不同所决定 的。硬岩巷道支护不允许 硬岩进入塑性 ， 因进入塑性状态 的硬岩将丧失承载能 力。而软岩巷道支护必须允许软岩进入塑性状态 ， 而且 以达到其最大塑性承载能力为最佳 ； 软岩巷道支护的另 一 个独特之处是 ． 其 巨大的塑性能必须以某种形式释放 出来。因此， 软岩巷道支护原理可以表示为 P r P I P R P s 式 中 P ，r 一 一 开挖巷道岩体后 围岩 向临空区运 动的合 力； P n 巷道塑性变形释放能量转化 的工程力； P R 围岩 自撑力 ； P s 巷道支护力 。 由此可见 ， 巷道开挖后 围岩向临空 区运动 的合力 P 并不是纯粹由巷道支护力全部承担， 而是 由三部分 承担 ， 如果岩体强度很高 ， P P P n ， 则巷道可以 自 稳。对于软岩 P 显然较小， 必须要进行 支护 ， 即加上 P s ， 以求工程稳定。因此， P R P s P T P D 。显然， P n ， P 分别达到最大而 P 最小是巷道支护 的最优。实 际上这是不可能的， 对于软岩 P n 最大时， P 就不能达到 最大， 反之亦然。因此， P n P 和值达到最大时为最 佳支护时间， 实际施工中， 时间点的确定是难 以办到的， 而在最佳支护时间前后这一时间段进行支护不难办到。 时间段的确定就需要矿压观测手段来实现 。因此， 巷道 矿压观测不仅对支护参数的选择重要 ， 对进行永久支护 的时间段选择也同样重要。 5 结束语 通过掌握矿压规律， 不仅能够指导采掘工作面的顶 板管理工作 ， 还能使巷道支护达到最佳效果的前提下有 效的降低巷道支护成本， 提高掘进工效 ， 收到事半功倍 的效果 。经过对5 9 1 轨道巷道矿压分析 ， 取得了较 好的经济效益 。通过这种有益的尝试， 使我们积累了宝 贵的经验， 为我们以后的工作奠定了良好的基础。 参考文献 [ 1 ] 袁和生． 煤矿巷道锚汗支护技术[ M] ． 北京 煤炭工业出版 社 ． [ 2 ] 中国煤矿软岩巷道支护理论与实践[ M] ． 徐州 中国矿业 大学 出版社． 3 ] 锚扦喷射混凝土支护技术规范I s ] ． 北京 中国计划出版 社 ． 维普资讯