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煤矿现代化 ２００６年第６期 总第７５期 高应力区软岩藿厘支护技市优化及实践 皖北煤电公司任楼煤矿 赵高升王海龙郜锦柱 摘要任楼煤矿Ⅱ１回风下山位于高应力区，顶板主要为铅质泥岩和砂岩，巷道处于断层破碎带，动 压范围之内，巷道破坏严重，影响使用，根据巷道破坏的形式及特点，通过观测，优化支护技术，增强巷道支 护强度。 关键词巷道破坏支护技术应用与实践 Ⅱ１回风下山距８２煤底板约１５￣２０ｍ，８２煤距７２煤约 １５ｍ，该下山属留煤柱岩巷，其中７２１７和７２１９工作面开采后 留设的煤柱距Ⅱ１回风下山约５０ｍ。该巷道布置在相对较稳定 铝质泥岩中下部，巷道顶板整体稳定性好，依次为３￣８ｍ厚的 铝质泥岩，４．８—６．３ｍ厚的粉砂岩，块状、致密坚硬和厚２ｍ的中 砂岩。坡度为１５。。原支护形式锚网喷锚杆规格均为中１６ｘ １６００ｒａｍ，普通锚杆，其间距７００ｘ７ＯＯｍｍ。底角锚杆角度为３Ｏｏ， 除底角锚杆外，其余锚杆均垂直于巷道岩面布置。下底角锚杆 距底板高度约为３００ｒａｍ，钢板网。 ２巷道围岩属性与分析 （１）巷道沿泥岩掘进，顶板主要为铝质泥岩和砂岩，试验 结果表明，天然状态下，砂岩、泥岩和铝质泥岩在单向加载条 件下，破坏时应力分别为３０ＭＰａ、１４ＭＰａ和２８ＭＰａ左右，强度 较低。而在吸水饱和状态下，强度更低，强度分别为１４ＭＰａ、 ５ＭＰａ和６ＭＰａ左右，巷道浅部埋深在４５０ｍ，深部在７５０ｍ，则 属典型的深井软岩巷道。 （２）回风下山距７煤、８煤开采后留设的煤柱水平距离为 ５０ｍ左右，根据现场的调查研究和数值计算分析，巷道处于煤 柱上方形成高应力区内。 （３）围岩的主要成份为高Ｉ【Ｉ拿石和石英。伊蒙混层也较多， 但蒙脱石的含量普遍较低，因此可认为，围岩基本上属弱膨胀 性。 １巷道破坏与观测 巷道在施工过程中，滞后２００ｍ，在回采动压的影响下，巷 道开始破坏，锚杆剪断，顶帮出现网兜，有的地方网兜撕烂导 致冒顶，局部巷道变形严重，位移量高达１．２ｍ，为及时解决问 题，矿成立课题小组，调查围岩情况，拿出支护方案。８２煤底板 通过电镜扫描结果表明，在该类围岩中，砂岩局部粗大矿物分 布较集中，局部粗大晶粒密实嵌布，结构较致密。泥岩中片状矿 物排布较整齐。粗大砂粒表面多有粘土层包覆，结构较致密。铝 质泥岩中粗大孔隙局部较密集，中等粒径晶粒分布较均匀。通 过取岩化验分析，回风下山主要围岩的组分及其含量见表１。 表１ 回风下山主要围岩的组分及其含量 （４）回风下山在掘进过程中。将遭遇一断层，基本位置如 图１所示。断层落差约在ｌＯｍ左右。对巷道的影响预计在 ４００ｍ左右。 、． 南大巷 、 ＼．Ｉ． ！ ｒ—————一． —● ／、－． 断层、 是 下 ｌ、 ｌ 。ｕ ● ：Ｇ ｌ 、 区间 。 Ｓ０初始位置㈣Ｓ０初始位置（ｍ） （Ａ箕斗提升） （Ｂ箕斗提升） 这种速度源的建立方法，设计合理、简单易行、调试方便， 目前在兖矿集团南屯、北宿等矿井主井提升机的数控化改造 中得到了应用。通过近几年来的运行，主井提升机运行稳定、 调试方便，充分证明这种速度源建立的方法是合理可行的、是 卓有成效的。 作者简介 吕现传，１９７３年出生，男，机电工程师，１９９７年７月毕业 根据《煤矿安全规程》的有关规定，检查钢丝绳时提升机 提升速度不得超过１．５ｍ／ｓ，所以查绳方式下的最大速度为 １．５ｒｄｓｏ 于太原理工大学电气工程学院，现在兖矿集团有限公司机电 部工作，曾在国内杂志发表论文多篇。 （收稿日期：２Ｏ０每—６＿２７） ・３３・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
煤矿现代化 ２００６年第６期 总第７５期 真对ＩＩ １回风下山的地质特点和开采技术条件研究及巷 道破坏的形式与特点，通过优化主要技术途径包括以下内容： 采用光面爆破技术严格控制巷道成型、及时喷浆以封闭围岩、 高预紧力锚杆（锚索）支护技术是基础、锚杆（锚索）布置必 须有针对性、锚注加固技术控制围岩破碎巷道、采动影响剧烈 时可考虑必要的应力转移技术。 ３．１“锚杆＋锚索 支护方案 （１）锚杆为￣２２ｘ２４００ｍｍ。左旋无纵筋螺纹钢锚杆其间 距分为两种。两基角锚杆间距为６５０ｒａｍ。其余均为８００ｒａｍ。底 角锚杆角度为３０。。除底角锚杆外。其余锚杆均垂直于巷道岩 面布置。下底角锚杆距底板高度约为３００ｍｍ。每根锚杆均采用 树脂药卷加长锚固。每根锚杆用型号为Ｚ２３８０的中速药卷１ 卷。巷道全断面均铺设钢筋梯子梁。其规格与锚杆相适应。但 须用 １４ｒａｍ的圆钢焊接。巷道全断面均铺金属网。喷厚为 ８０ｍｍ。 （２）根据巷道围岩变形特点。在下山中采用小孔径锚索 进行加强支护。锚索布置在锚杆排中间。每断面７根。垂直岩 面布置。顶部锚索长度为６．４ｍ利用２支Ｚ２３８０的中速树脂药 卷锚固。锚索预拉力为１００ｋＮ。要求预紧力达到１．５￡左右。 （３）一根锚杆包括：杆体、高强度托板、金属和塑料减摩 擦垫各一个、可实现—体化安装的堵头高强度螺母。各部件的 强度必须相匹配。（锚杆锚索布置图）。 ３．２注浆加固技术方案 围岩注浆加固的实质在于：改善围岩弱面的力学性能，提 高岩体强度；可以使破碎岩块重新胶结成整体。形成承载结 构。充分发挥围岩的自承能力；改善赋存环境。实现下山的长 期稳定。 ４巷道支护技术施工优化 ４．１锚杆支护施工工艺： 锚杆支护的主要工艺流程为：刷巷道一初喷浆一钻顶部 锚杆孔，并安装锚杆一出矸一钻帮部锚杆孔，并安装帮锚杆一 上紧所有锚杆—铺设金属网和钢筋梯一复喷浆。 施工要点：①严格控制锚杆钻孔深度，误差不超过２０ｍｍ。 要求保证钻孔平、直，不出现台阶。锚杆具有足够的锚固力，锚 固后锚杆拉拔力不小于８ｔ。锚杆钻孔必须垂直于巷道岩面（下 底角锚杆除外）；②必需刷平岩面，保证锚杆托板紧贴岩面。防 止因此而导致的锚杆失效问题的发生。锚杆安装后的预紧力 在１＿２ｔ之间；③钢筋网应搭接，必需用１２＃铁丝连接，拧紧。连 网扣间距为２００ｍｍ；④当遇到地质破坏带时，应加密锚杆。 ４．２锚索施工工艺与要点 施工工艺：①首先应检查钢铰线，截去松丝、严重锈蚀和 死弯部分，按设计长度用无齿（砂轮）锯截断，视情况对整个 锚固段进行除锈、除油污处理；②安装工艺钻锚索孔一装树脂 药卷一装锚索一搅拌药卷一装上锚索托板、锁具一张拉锚 索一截去多余的外露锚索一完成安装。施工要点：①保证钻孔 平、直，不出现台阶，钻孔要用水或风清洗干净，确保树脂药卷 充分发挥其作用，保证锚索具有足够的锚固力。锚索钻孔应垂 直于巷道岩面，不允许出现钻孔向巷道轴向或侧向较大程度 的倾斜，钻孔倾斜度控制在一５０－＋５。范围内。锚索钻孔深度误 差控制在＋３０ｒａｍ；②锚索的安装要求插入树脂药卷前应检查 其质量，并注意树脂药卷安装到位。将锚索锚固段上的水、煤 ・３４・ 屑等擦拭干净。以免影响锚固力；③锚索的紧固巷道上部树脂 药卷锚固的锚索在锚固３０ｒａｉｎ后进行紧固；④其它要点锚索 外露长度控制在２００＿－ｔ．２０ｍｍ。搅拌树脂药卷过程中不能停顿， 要一气呵成。绝对不能反复搅拌。巷道上部锚索的张紧力控制 在１００ｋＮ左右。锚索张拉时发现锚固力不合格的锚索（张拉力 达不到设计要求），必须重新补打锚索。在锚索安装４８ｈ后。如 发现锚索预紧力下降，应及时补打。 ４－３注浆施工工艺与要点 （１）准备工作在巷道内支护体及围岩暴露面喷射一层强 度较高的混凝土，使喷层与原支护形成一个结合层。封闭岩 面，防止浆液从孔边流失。 （２）打眼封孔岩巷用气腿式凿岩机或锚杆钻机打眼。孔 径￣４２ｍｍ。要求孔口段尽量保持完好。减少破坏以利封孔；封 孔是比较关键的注浆施工技术，根据孔口成形情况。设计了布 袋封孔方式。 （３）浆液水灰比为０．８：１，再加３－５％的水玻璃，搅拌５ｍｉｎ 后制成单液水泥浆。 （４）注浆监测及质量检查注浆施工隐蔽性强，应加强注 浆过程中的监测监控工作及注浆后的质量检查工作。 （５）对于单孔注浆量大的孔，如在每孔注浆在３袋以上 水泥时。应在第二天进行复注。确保注浆质量。 ５监测技术方案 ５．１监测目的 （１）通过巷道支护质量监测，收集技术数据，分析采用新 支护方案后巷道围岩的变形规律，对巷道围岩控制效果进行 正确的评价。 （２）通过对巷道围岩变形和锚杆受力的分析。及时发现 设计中存在的问题，并对原设计中的支护参数及方案进行修 改。使之更适合现场。 （３）锚杆支护和围岩注浆工程为隐蔽性很强的工程实 践，巷道维护过程中一些潜在的危险不易发现，通过必要的监 测，可以对巷道的安全性进行预测，并提出相应的补救措施， 对安全生产具有重要意义。（４）对巷道围岩控制效果进行正 确的评价，可以为巷道支护设计提供可靠的技术资料和基础 数据，使支护的技术方案在更为合理、可靠的前提下，为提高 巷道掘进速度，降低成本创造条件。 ５．２监测的主要内容 巷道围岩表面位移观测，巷道围岩深部变形规律，锚杆工 作阻力的观测。 ５．３监测方法 （１）采用钢尺等工具测量巷道顶、底板及两帮相对移近 量。 （２）采用多点位移计监测巷道在掘后及稳定期间深部围 岩的变化情况。 （３）定期记录锚杆液压枕读数，监测锚杆工作阻力的变 化情况。 作者简介 赵高升，１９７５年出生，男，安徽淮北人，１９９６年毕业于安 徽煤炭工业学校，现在皖北煤电集团任楼煤矿技术科，副科 长。 （收稿１３期：２０（０－６—１６）
