锚杆支护煤巷矿压显现规律.pdf

试验研究 锚杆支护煤巷矿压显现规律 李书奎 ， 彭担任 1 ． 安徽理工大学， 安徽 淮南2 3 2 0 0 1 ； 2 ． 中国矿业大学， 江苏 徐州2 2 1 0 0 8 摘要 通过对唐山矿区9煤层T 2 2 9 1工作面溜子道实施锚杆支护时， 进行全煤巷道的矿压观测， 说明了同 煤岩层内不同部位处巷道应力的差异和相同巷道应力条件下不同煤岩强度处围岩变形的差异； 通过分析， 得出9煤层锚杆支护巷道的围岩变形、 锚杆受力等情况和矿压显现规律， 提出锚杆支护巷道在进行设计及 施工方面的指导性意见 。 关键词 锚杆支护； 矿压显现； 围岩变形 中图分类号 T D 3 5 3 ． 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 0 6 0 4 0 0 0 1 1 0 2 在掘进施工期间及后续一段时间里， 锚杆支护 巷道的矿压观测工作 是非常重要 的。通过该项工 作 ， 可及时了解和掌握锚杆支护巷道在整个服务期 间的围岩变形情况和锚 杆的支护效应 ， 总结 出矿压 显现规律 ； 通过对观测数据结果 的分析 ， 可科学地指 导巷道 的掘进施工及锚杆支 护设计 ， 以便保证正常 施工及人员 的安全 ， 并为类似条件下巷道 的掘进施 工及技术管理积 累相关的矿压资料 。 1 工作面概况 1 ． 1 工作面概况 T 2 2 9 1工作面位于唐山矿区铁二区二采 区的 9 煤层 ， 北邻本煤层工 作面采空 区， 南 邻本煤层 未采 区 ， 西邻铁一区 9煤层未采区， 东邻铁二区一采区本 煤层工作 面采空 区； 上部 为铁二 区 5煤层 工作 面 Z 2 2 5 4采空 区 和变薄无煤 区， 煤层之问距离约为 5 0 m。该工作面位于该 区域北翼 ， 呈背斜构造。 该工作 面是 8 、 9煤层 合 采 区， 煤层 平 均厚 度 1 0 m， 沉积较稳定 ， 但局部煤层 中有夹石分布 ， 煤层 倾角平均 1 2 。 。其顶 、 底板岩性如下 老顶 为浅灰色 细砂岩 ， 厚 1 8 m， 以石英为主 ， 水平层理 ， 含暗色矿 物质 ， 局部 有风化 现象 ； 直接 顶为深 灰色 泥岩 ， 厚 4 ． 1 6 m， 泥质成分 ， 含砂质 和高特木及轮木化石 ； 伪 顶为深灰色泥岩 ， 厚 0 ． 5 m， 泥质成分 ， 炭质成分较 高； 直接底为深灰色泥岩 ， 厚 4 ． 7 m， 泥质成分 ， 断 口 贝壳状， 含大型透镜状菱铁质结核， 近煤处含大量植 物根化石。 1 ． 2 工作面设计 T ， 2 9 1工作面设计 走 向长 1 1 5 5 m， 倾斜 长度 1 5 0 m； 各巷道 在掘进施工 时均为托煤 顶沿底全煤 锚杆支 护。设计巷 道断面规格 宽度 4 ． 5 m， 高度 2 ． 8 m， 矩 形 断 面。锚 杆 支 护 参 数 顶 锚 杆 为 D 2 2 ． 5 mm X 2 4 0 0 mm规格 的 2 0 Mn S i 左旋螺纹钢 等强 锚 杆 ， 排 距 0 ． 7 m， 问距 0 ． 7 m； 帮 锚 杆 为 D 2 0 m i l l 1 8 0 0 m m规 格 的 A 3 圆 钢 锚 杆 ， 排 距 0 ． 8 m， 间距0 ． 7 m。T 2 2 9 1 工作面溜子道的设计长度约 为1 1 5 0 m。 2 观测站的布置 T 2 9 1工作面溜子道与 T 2 2 5 4工作面采空区的 位置关系及其矿压观测站的布置示意， 见图 1 。 9 一距 T 2 2 9 0边 眼 4 3 0 m； 1 l 一距 T 2 2 9 0边眼 5 2 0 n l ； l 3 一 距 T 2 2 9 0边 眼 5 5 3 m； 1 5 一距 T 2 2 9 0边 眼 6 1 0 m 图 1 观测站布置 3 巷道围岩变形观测 3 ． 1 观测 方法 在 Z 2 2 9 1工作面溜子道， 每掘进 3 0～ 5 0 m处， 采用十字布点法 ， 设一矿压观测站 ， 以便 了解和掌握 收稿 日期 2 0 0 6 ． 0 3 ． 1 4 作者简介 李书奎 1 9 5 8一 ， 男， 安徽萧县人， 硕士， 高级工程师， 从事生产与安全管理工作。 煤 第 l 5卷 第 4期1 1 维普资讯 巷道 围岩变形情况， 见图 2 。 - 煤 煤 壁C 口 壁 一 垂直变形 ； O 一底鼓变形 ； A 日 一顶底移近量； c D 一 水平 变形 图 2十字布 点法 3 ． 2 围岩变形实测结果 在长达数月的矿压观测 中， 巷道进尺 1 1 5 5 m， 不计拱型支护段 ， 在锚杆支护段 内共设矿压观测站 2 8个 ， 其中以9 、 1 1 、 1 3 、 1 5 观测站处 距边眼 4 3 0 ～ 6 1 0 m 巷道的围岩变形最为显著 。 3 。 2 ． 1 9 观 测 站 其围岩变形数据见表 1 和图 3 。 表 1 9 观测站围岩变形数据统计 m m ／ d f l ＼ 癸 ＼ 艘 1 5 0 m； 围岩从破坏到趋于稳定状态需 1 1 ～1 5 d 。本 测站掘进影响范围较大 ， 主要原 因 测站处 于 T 2 5 4 工作面采空区三角煤柱正 中央部位， 在掘进影响的 同时也受到该三角煤柱 的影响 ， 因而 围岩稳 固的时 间要长一些。 ＼ 删 漤 5 O l O O l 5 O 距迎 头距离 ／ m 图5 1 3 测站巷道变形速度曲线 4 ． 1 巷道 围岩变形数值排序 综合各测站各项参数， 巷道围岩变形数值从大 到小的排列趋势为 1 1 、 1 3 、 9 、 1 5 。该现象说明 处于采空或采动影响应力集 中区位置处矿压显现最 为明显 ， 处于煤柱压力影 响范 围内巷道矿压显现次 之 ， 采空区下方压力显现较小 。 4 ． 2 水平变形及顶沉变形基本一致 该现象从各测站巷道变形曲线 图可看 出， 说 明 巷道围岩变形的同时性 、 巷道 围岩各 向应 力变化 的 统一性及巷道顶部 、 两帮和底 板变形 的同步性。该 现象与海姆静水压力假说理论是一致的。 4 ． 3 巷道的稳定时间与稳定距离成正 比 各测站所处位置的巷道稳定时间由长到短的顺 序依次为 1 3 、 1 1 、 9 、 1 5 ； 从各测站与距巷道掘进 迎头距离看 ， 其稳定位置 由大到小 的顺序也依次为 1 3 、 1 1 、 9 、 1 5 。该现象说明 区域整体压力较大部 位巷道稳定时间及稳定距离较 长 ， 压力解放 区域巷 道稳定时间及稳定距离相对较短。 4 ． 4 存在周期来压现象 从各测站巷道变形曲线 图看 出， 距掘进巷道迎 头 4 0 m处出现第一峰值 ， 距 掘进巷道迎 头 8 0 m处 出现第二个峰值 ； 另外 ， 在 1 1 测站距 掘进巷道迎头 1 2 0 m处 ， 由于受 5煤层煤柱边缘 下转第 3 5页 维普资讯 4 每月必须进行一次均衡充 电， 即按 日常充 电方法连续充电 2 4 h 。 4 报警灯使用注意事项 1 充电时不得与普通矿灯混充 ， 在使用 中不 应过放电。 2 在使用时报警器 的气眼不应被粉尘堵塞 ， 如发现粉尘堵塞气眼 ， 应及时清理 。 3 对已用过 的矿灯中途停止使用后 ， 每月应 进行一次 日常充电。 4 在发放使用前必须取下进气口保护罩。 5 在 使用过 程 中， 严禁剧 烈碰撞 、 抛 甩、 浸 水、 封堵进气孔及往进气孔塞入异物 ， 禁止向进气孔 吹气。 6 灯房工作人员 应经常用毛刷等工具 清除 报警器进气孔及防尘网的灰尘， 以保证其畅通有效。 7 从初充电到 日常充电， 均必须将报警器进 气孔用堵盖盖好 ， 以免充 电时酸性气体进入报警块 腐蚀元器件。 5 报警灯使用效果 报警灯虽然价格上稍微贵了一点 ， 但重量 、 携带 与普通矿灯相 比没有变化 ， ca推广使用 以来 ， 受到了 煤矿工人、 基层管理干部及上级领导的接受和认可 ， 在瓦斯防治工作上起 到了不 可替代的作用 ， 取得 了 明显的使用效果。 1 井下工人配备 了报警灯后 ， 人人变成了瓦 检员， 将煤矿瓦斯防治工作群防群治的要求真正落 到了实处 ， 每个工人随时 、 随地都能发现瓦斯浓度是 否超限， 进一步强化了工人的安全自保、 互保意识。 2 弥补 了瓦斯 检查员人手少 ， 流动作业 ， 不 能随时对所有工作地点的瓦斯进行检洳的弊端。配 备报警灯后 ， 实际上形成 了只要有人工作 的地点就 有人在检测瓦斯 的局面 。 3 有效弥补了瓦斯监控系统定点、 固定区域 检测的不足 ， 配备报警灯 的工人与瓦斯监控 系统的 整体 固定连续检测及瓦斯检查员的移动不问断巡 回 检测相结合 ， 形成 了整体与个体 、 固定 与移动 、 连续 与间断 、 定点与全方位多层次 的立体式瓦斯 防治检 测体系。 4 实践证明 ， 报警灯性 能稳定可靠 ， 报警及 时 、 准确 ， 能起到瓦斯超限警示的作用 。 [ 责任编辑 李巧英】 三 三 鲁 参 考 文 献 说 明 ，回采工作对巷道 的顶部产生影响 ， 呈现周期来 ～ 压现象 ， 掘进施工 同样也使巷道产生周期来压现象 ； [ 1 ] 钱鸣高， 刘听成． 矿山压力及其控制[ M] ． 北京 煤炭 而且 ， 掘进周期来压步距基本 与同煤层 回采工作 的 工业出版社， 1 9 8 4 ． 周期来压步距是一致的。 [ 2 ] 赵海云， 侯朝炯， 张少华 全长测力锚杆的标定与特性 分析[ J ] ．中国矿业大学学报， 2 0 0 4 3 ． 5 结1 旮 [ 3 ] 宋宏伟．非连续岩体中锚杆横向作用的新研究[ J ] ． 一。 空 璺 零 粤 应 定 一 械 ⋯ 了 锚 杆 支 护 设 计 的 动 态 性 。相同煤岩性条件下矿压 ⋯ ⋯ ～ ⋯ 一 ⋯⋯⋯ ⋯ 显现的规律性 ， 决定 了锚杆支护巷道选择二次支护 的合理时间。通过对观测参数的分析判断 ， 为巷道 [ 责任编辑 张雪松] 的锚杆设计、 施工 、 矿压观测等提供 了比较准确的理 论依据 ， 对安全生产具有积极作用 。 La ws o f M i n i n g Pr e s s u r e Re v e l a t i o n i n t h e Bo l t i n g Tu n n e l s L I S h u- k u i ． P ENG Da n- r e n 1 ． A n h u i U n i v e r s i ty o fT e c h n o l o g y ， H u a i n a n 2 3 2 0 0 1 ， C h i n a ； 2 ．C h i na U n i v e r s i t y ofl n i n g a n d Techn o lo gy， X u z h o u 2 2 1 0 0 8 ． C h i na Ab s t r ac t Bo l t i n g o n T2 29 1 wo r k i n g f a c e o f NO． 9 c o a l s e a m i n Ta n g s ha n mi ni n g a r e a ，a n d t h e o b s e r v a t i o n o f t h e mi n i n g p r e s s u r e o f a l l t u n n e l s s h o w t h e d i ff e r e n c e o f t u n n e l s t r e s s i n d i f f e r e n t p l a c e s o f t h e s a me c o a l s e a m a n d t h e d i ff e r e n c e o f C O u n t r y r o c k d e f o r ma t i o n i n t h e pl a c e s wi t h d i ffe r e n t c o a l r o c k s tr e n g t h u nd e r t h e s a me t un n e l s t r e s s ． Thr o ug h a n a l ys i s．we g e t t he r e s u I t s o f c o un t r y r o c k d e f o r ma ． t l o n a n d the a n c h o r b e a r i n g p r e s s u r e o f b o l t i n g t u n n e l s i n NO ．9 c o al s e a m a nd t he l a ws o f mi ni n g p r e s s u r e r e v e l a t i o n．pu t f o r wa r d g ui d． i n g v i e w s i n d e s i g n an d c o n s t r u c t i o n o f b o l t i n g t u n n e l s ． Ke y wo r d sb o l t i n g ；mi n i n g p r e s s u r e r e v e l a t i o n；c o u n t ry r oc k d e f o rm a t i o n 煤 第 1 5卷第 4期 3 5 维普资讯