维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ２卷第３期（总第７６期） ２００７年６月 煤 矿 开 采 Ｃｏａｌ Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．３（Ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．７６） Ｊｕｎｅ ２０ｏ７ 深部软岩巷道支护技术研究 李本涛 ，袁琦 （１．中国矿业大学能源与安全工程学院，江苏徐州２２１００８；２．徐州矿务集团有限公司，江苏徐州２２１００６） ［摘要］ 随着开采深度加大，在掘进过程中，巷道出现了顶板下沉严重、底鼓和两帮收缩量 大等大变形现象，原有支护难以满足巷道的正常使用。变革支护型式，寻求新的支护方式，满足安全 生产的需要势在必行。 ［关键词］ 深部软岩；底角锚杆；底鼓；支护技术 ［中图分类号］ＴＤ３５３ ［文献标识码］Ｂ ［文章编号］１００６－６２２５（２００７）０３－００５７－０２ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｅｅｐ ａｎｄ Ｓｏｆｔ Ｒｏｃｋ Ｒｏａｄｗａｙ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 旗山煤矿近几年矿井生产能力一直保持在 １．８Ｍｔ／ａ左右。目前矿井主采区域在一８５０ｍ水平， 孔２根，特殊情况下３根； （３）锚索：直径 ｌ５．２４ｍｍ，长度７３ｏｏｍｍ， 间排距为２０００ｍｍ×３５ｏｏｍｍ； 已向一ｌｏｏ０ｍ水平延伸。随着开采深度的不断加 大，围岩大变形、大地压、难支护等现象越来越严 （４）喷层：按水泥：砂子－石子＝１：２：２．５的 比例配料，水泥为４２５ 普通硅酸盐水泥。初喷厚 度３０～５０ｍｍ，复喷厚度为２０～４０ｍｍ； 重，给支护与开采带来了很大的难度，严重影响矿 井的安全生产和可持续发展。 １巷道围岩地质 一（５）网：为３ｏｏ０ｍｍ×９ｏｏｍｍ的ｌ０ 铁丝焊接 平网，网眼为方形，尺寸为５０ｍｍ×５０ｍｍ； （６）可缩性支架：选用Ｕ２９型钢，架间距为 ７ＯＯｍｍ。 ｌｏｏ０ｍ水平北翼轨道联络大巷为一ｌｏｏ０ｍ的 主要开拓巷道，巷道设计全长６５０ｍ。一ｌｏ０ｍ水 平北翼轨道联络大巷地质构造比较复杂，煤岩层起 具体的支护形式及参数见图１。 伏较大，斜轴斜穿巷道中部，中间低两翼高，跨度 １００ｍ。平行于不牢河轴发育有潘１号、新ｌ３及新 １１号落差１０ｍ以上的３条断层。各断层皆以高角 度同向正断层为主，预计在中部将存在其伴生的小 断层，对生产有一定的影响。 ２巷道原支护设计 ２．１巷道断面与支护参数 巷道断面为直墙半圆拱形，半圆拱净半径为 ２ｏｏ０ｍｍ，直墙高１４ｏｏｍｍ；净断面尺寸为４０００ｍｍ ×３４ｏｏｍｍ，面积为１１．８８ｍ ；毛断面为４２ｏｏｍｍ× ３５００ｍｍ，面积为１２．８０ｍ 。巷道支护形式采用锚 喷网索＋Ｕ２９型钢可缩性支架。具体支护参数如 下ｌ 图ｌ 原支护设计 （１）锚杆：顶部采用左旋无纵筋等强螺纹钢 树脂锚杆，直径￣ｂｌ８ｍｍ，长度Ｌ２ＯＯ０ｍｍ，间排距 ２．２巷道变形破坏情况 通过现场实测可知，一ｌｏｏ０ｍ北翼轨道联络大 为７ｏｏｍｍ×７ｏｏｍｍ，两侧各有一距底板不大于 ３ｏｏｍｍ的底角锚杆，俯角为１５。； （２）锚固剂：选用ＺＫ２３３５０型树脂药卷，每 巷由于埋深较大、开采及地质条件复杂、支护体力 学特性与围岩力学特性不耦合等原因，巷道变形破 坏主要表现两个方面ｌ 【收稿日期】２００７－０３－０５ 【作者简介】李本涛（１９６８一），男，江苏徐州人，高级工程师，在读硕士研究生，现任旗山矿副总工程师。 ５７ 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第７６期 煤 矿 开 采 ２００７年第３期 （１）顶板受力不均，均有不同程度的下沉， 下沉严重地段巷道断面形状由直墙半圆拱形变为直 墙小圆弧形或其他不规则形状。巷道高度最小处由 原来的净高３４００ｒａｍ下沉到仅剩２２００ｍｍ，顶底板 移近量达１２００ｒａｍ。多处地段出现“网兜”现象， 个别锚杆拉断失效。 （２）两帮收缩变形量大且变形不均匀。巷道 最窄地段宽度由原来的４０００ｍｍ，收敛变形至 ３１５０ｒａｍ，收缩量达８５０ｒａｍ。帮部多处出现喷层剥 落、掉块，围岩外露，Ｕ２９型钢出现弯曲变形。 ３新的支护方案 ３．１支护断面 设计毛断面宽Ｌ＝４４００ｒａｍ，高Ｈ＝３６００ｒａｍ， 其中墙高为１４００ｒａｍ；净断面宽Ｌ＝４２００ｒａｍ，高Ｈ ＝３５００ｒａｍ，其中墙高为１４００ｍｍ。 （１）顶部采用４，２０ｍｍ左旋无纵筋等强树脂螺 图２新支护方案 ３．２支护材料及支护参数 纹钢锚杆，长度２２００ｒａｍ，间排距７００ｒａｍ× ２１１ｍｍ，底鼓最大值为１５７ ｍｍ，两帮移近量最大 值２３５ｍｍ。变形量在设计要求范围之内，总体上 符合设计要求，进而定量地说明了新支护设计方案 是科学、合理、可行的。 ５支护材料成本估算及对比 ７００ｒａｍ；底角锚杆和顶帮部锚杆材质和参数一样， 底角锚杆布置在巷道底板两侧的底角处，每侧两 根，俯角４５。，间排距为５００ｒａｍ×７００ｒａｍ； （２）采用４，１８．９ｍｍ钢绞线锚索，长度８ｍ， 间排距１４００ｒａｍ×２１００ｒａｍ； 根据物资采购部门所提供的数据和设计方案， 可以计算出： 原支护方案材料成本为２５７７．２３ 护方案为１３８２．５６ １３８２．５６元，节约成本４６．４％。 ６主要结论 （３）网片采用８号钢丝焊接制成，网片尺寸 为３０００ｒａｍ×９００ｍｍ，网格尺寸５０ｒａｍ×５０ｒａｍ； （４）初喷混凝土厚度３０ｒａｍ，复喷混凝土厚度 ｍ，新支 ｍ，每米巷道比原方案节约 ５０ｒａｍ。材料配比水泥：砂子：石子＝１：２：２．５。喷 射混凝土强度等级Ｃ２０。 具体的支护形式及参数见图２。 ４矿压监测结果及分析 （１）原支护方案在掘进过程中，出现两帮收 缩量大、底鼓严重、顶板不同程度下沉等非线性大 变形现象，表明巷道已进入深部围岩非线性大变形 阶段。其破坏的主要原因是巷道埋深大、地质构造 较复杂、围岩结构破碎、原有支护参数设计不尽合 理、支护体力学特性与围岩力学特性不耦合等。 （２）根据对巷道所设立测站的连续观测，实 施新支护６０—６２ｄ后，测站所处巷道已趋于稳定， 为监测巷道围岩的变形情况，研究巷道开挖后 的矿压显现规律，设立矿压监测站进行矿压观测。 巷道表面收敛累计变化曲线如图３所示。 ３００ ２５ｏ ２００ 重，５０ ｌ０ｏ ５Ｄ ０ 顶板下沉最大值为２１ １ｍｍ，底鼓最大值为１５７ ｍｍ， 两帮移近量最大值２３５ｍｍ。变形量在设计要求范 围之内，总体上符合设计要求，进而定量地说明了 新支护方案是科学、合理、可行的。 ０ ４ ８ １２ １６加２４ ２８ ３２ ３６ ４０ ４４镐显５６ ６ｏ （３）根据本设计方案，新支护方案支护材料 图３巷道表面收敛累计变化曲线 成本约为１３８２．５６ ｍ，比原支护设计材料成本 【责任编辑：邹正立】 经连续观测，实施新支护方案６０—６２ｄ后，测 站所处巷道已趋于稳定，测得顶板下沉最大值为 ５８ ２５７７．２３元节约近４６．４％。