煤矿巷道支护技术现状及发展趋势分析 引言：煤矿巷道的安全性关系着整个煤矿开采工程的安全，随着煤矿开采深度的不断加深，也就对煤矿巷道支护技术所起到的安全作用提出了更高的要求。因此，要分析现在应用的煤矿巷道支护技术，解决当前煤矿巷道支护存在的问题，探究煤矿巷道支护技术今后的发展。 1.煤矿巷道支护技术应用分析 1.1煤矿巷道棚式支护技术 棚式支护技术曾经得到过很广泛地应用，按其使用的材质主要分为木结构，混凝土和金属材料等几种形式。现在应用的主要是金属材料的支架支护。在支架使用过程中，金属材质的支架的长，宽，高等要符合一定的比例，才能达到理想的支护作用。但是这种棚式支护技术的缺点是岩石表层和支架之间不能很好地进行连接且金属支架的成本比较高，而且在地质环境比较复杂的地方还不能起到很好的支护作用，所以目前这种支护技术并没有得到广泛地应用，已经逐渐被比较先进的支护技术所取代。 1.2煤矿巷道砌碴支护技术 在如今的煤矿巷道支护技术中，砌碴技术属于比较早应用到煤矿巷道支护中去的。这种支护技术应用起来方便简单，在一些大巷中加固作用比较好。砌碴支护技术大致可以分为现浇混凝土，混凝土砌块等方式。使用煤矿巷道砌碴支护技术成本比较高，如果要岩层发生改变，砌碴技术能发挥的作用就会比较小，不能起到很好的支护作用。所以在一些岩层比较固定的特殊的煤矿巷道中可以采用这一支护技术，对于其他情况，使用这种支护技术就会用很多限制，不适合大规模广泛地使用。 1.3U型钢支架支护技术 U型支架支护技术的承载能力比较好，一般会在比较深的矿井中使用，能发挥比较好的支护作用。在使用这种支护技术时，要对卡缆进行合理的调质和处理，岩石的支护壁要填充好，这样才能更好地发挥U型钢支架的支护作用。注意如果出现岩土巷道破碎和剥落的现象，最好不要单独使用这种支护作用，可以采取锚喷和U型钢联合支护技术，可以弥补单独使用U型钢支架支护的缺陷。由于承载能力比较好，适用范围比较广，是一种典型的巷道支护技术。 1.4锚杆支护技术 锚杆支护技术是利用锚杆的支护增强煤矿巷道的支护强度，可以很好有效地控制煤矿巷道岩层的变形，提高巷道的稳定性。在应用锚杆支护技术时要根据煤矿巷道的实际情况，建立起完善的锚杆支护体系。使得设计出来的锚杆支护体系能够有效地发挥支护作用，提高煤矿巷道的稳定性，针对一些特殊的情况，需要设计出良好的强有力的锚杆支护，防止煤矿巷道的岩层的变形。锚杆支护技术是现在使用最广泛的巷道支护技术。 1.5联合支护技术 除上述的对煤矿巷道单独支护的技术外，还可以对煤矿巷道进行联合支护，与单独支护相比，联合支护如果运用得当可以取得更好的效果。经常使用的联合技术是锚杆锚索的联合支护技术。在联合支护技术中，锚杆支护主要是利用锚杆等构件对围岩进行一定程度上的支撑，来提高对围岩应力等的承受能力，即起到了支护作用。而锚索的作用则是将围岩本身主要的承载层与由锚杆支护所衍生出的承载层相连接，借此增大了承受应力的岩体面积，使得支护效果更加明显。此为锚杆锚索联合支护技术的工作原理。 该技术主要起到加固和互补的作用。因锚杆锚索和岩体紧密相连，提高了岩体整体的承载力，且由于承载面积的增大导致应力的分布状态也发生改变，岩体抗变形的能力明显加强。当锚杆锚索到达稳定层岩时，锚杆在切向和径向出现约束力，避免了破坏的岩层肆意流动影
汾西矿业集团巷道支护理论计算设计方法 （初稿） 生产技术部 2009年8月
前言 煤矿巷道支护有架棚、料石砌碹、锚杆等一系列支护形式，架棚和料石砌碹等支护是被动支护，由于成本高、进度慢、消耗体力大、支护效果差等原因逐渐被淘汰。而锚杆支护在煤矿巷道支护中占主导地位，是唯一能实现安全、快速、经济的一种支护形式。现在无论在国内还是国外，煤矿巷道都优先采用锚杆支护，锚杆支护已成为巷道支护发展的方向。 支护设计是巷道支护中的一项关键技术，对充分发挥锚杆支护的优越性和保证巷道安全具有十分重要的意义。如果支护形式和参数选择不合理，就会造成两个极端：其一是支护强度太高，不仅浪费支护材料，而且影响掘进进度；其二是支护强度不够，不能有效控制围岩变形，出现冒顶事故。 目前，国内外锚杆支护设计方法主要分为三大类：工程类比法、理论计算法和数值模拟法。工程类比法包括：根据已有的巷道工程，通过类比提出新建工程的支护设计；通过巷道围岩稳定性分类提出支护设计；采用简单的经验公式确定支护设计。 理论计算法基于某种锚杆支护理论，如悬吊理论、组合梁理论及加固拱理论，计算得出锚杆支护参数。由于各种支护理论都存在着一定的局限性和使用条件，而且很难比较准确、可靠地确定计算所需要的一些参数。因此，依据理论计算所做的设计结果很多情况下只能作为参考。 随着数值计算方法在采矿工程中的大量应用，采用数值模拟法进行锚杆支护设计也得到了较快发展。与其他设计方法相比，数值模拟法具有多方面的优点，如可模拟复杂围岩条件、边界条件和各种断面形状巷道的应力场与位移场；可快速进行多方案比较，分析各因素对巷道支护效果的影响；模拟结果直观、形象，便于处理与分析等。数值模拟法已经在美国、澳大利亚及英国等锚杆支护技术先进的国家得到广泛应用。如澳大利亚锚杆支护设计方法就是在巷道围岩地质力学测试与评估的基础上，采用数值模拟分析结合其他方法提出锚杆支护初始设计，然后进行井下监测，根据监测数据验证、修改和完善初始设计。尽管数值模拟法还存在很多问题，如很难合理地确定计算所需的一些参数，模型很难全面反映井下巷道状况，导致计算结果与巷道实际情况相差较大。但是，数值模拟法作为一种有前途的设计方法，经过不断的改进和发展，会逐步接近于实际。
巷道锚杆支护参数设计 一、锚杆支护理论研究 （一）锚杆支护综述 1、锚杆支护技术的发展 锚杆支护作为一种有效的、技术经济优越的采准巷道支护方式，自美国1912年在aberschlesin（阿伯施莱辛）的Friedens（弗里登斯）煤矿首次使用锚杆支护顶板至今已有90多年的历史。 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用； 1950~1960年，采矿业广泛采用机械式锚杆，并开始对锚杆支护进行系统研究； 1960~1970年，树脂锚杆推出并在矿山得到了应用； 1970~1980年，发明管缝式锚杆、胀管式锚杆并得到了应用，同时研究新的设计方法，长锚索产生； 1980~1990年，混合锚头锚杆、组合锚杆、特种锚杆等得到了应用，树脂锚固材料得到改进。 美国、澳大利亚、加拿大等国由于煤层埋藏条件好，加之锚杆支护技术不断发展和日益成熟，因而锚杆支护使用很普遍，在煤矿巷道的支护中的比重几乎达到了100%。 澳大利亚锚杆支护技术已经形成比较完整的体系，处于国际领先水平。澳大利亚的煤矿巷道几乎全部采用W型钢带树脂全长锚固组合锚杆支护技术，尽管其巷道断面比较大，但支护效果非常好。对于复合顶板、破碎顶板及其巷道交叉点、大跨度硐室等难维护的地方，采用锚索注浆进行补强加固，控制了围岩的强烈变形。美国一直采用锚杆支护巷道，锚杆消耗量很大。锚杆种类也较多，有胀壳式、
树脂式、复合锚杆等。组合件有钢带。具体应用时，根据岩层条件选择不同的支护方式和参数。 锚杆支护发展最快的是英国。在1987年以前，英国煤矿巷道支护90%以上采用金属支架，而且主要是矿用工字钢拱型刚性支架。由于回采工作面单产低、效率低、巷道支护成本高，因而亏损严重。为了摆脱煤炭行业的这种困境，在巷道支护方面积极发展锚杆支护，到1987年，英国从澳大利亚引进了成套的锚杆支护技术，从而扭转了过去的被动局面，煤巷锚杆支护得到迅速发展，经过近10年实验的基础上，又进行了改进和提高，到1994年在巷道支护中所占的比重己达到80%以上。锚杆支护技术的广泛采用给英国煤矿带来巨大的活力和经济效益。 德国是U型钢支架使用最早、技术上最为成熟的国家，自1932年发明U型钢支架以来，U型钢支架发展迅速，支护比重很快达到了90%以上，从井底车场一直到采煤工作面两巷均采用U型钢可缩性支架。但是自20世纪80年代以来，随着矿井开采深度日益增加，维护日益困难。面临这种困境，德国采用不断增加金属支架的型钢质量，逐步减小棚距的做法，这不仅使巷道支护费用增高，而且施工、运输更加困难和复杂。即便如此，巷道维护困难的状况仍然难以改观，于是寻求成本低，运输和施工简单方便、控制围岩变形效果好的锚杆支护变得尤为重要。到20世纪80年代初期，锚杆支护在鲁尔矿区实验成功后获得推广，现己应用到千米的深井巷道中，取得了许多成功的经验。 法国煤巷锚杆支护的发展也很迅速，到1986年其比重己达50%。在采区巷道支护中同时发展金属支架、锚杆支护、混凝土支架。 俄罗斯锚杆支护的发展也引人瞩目。他们研制了多种类型的锚杆，在俄罗斯第一大矿区——库兹巴斯矿区锚杆支护巷道所占比重己达50%。 我国在煤矿岩巷中使用锚杆支护也已有近50余年的历史。从1956年起在煤矿岩巷中使用锚杆支护，20世纪60年代锚杆支护开始进入采区，但由于煤层巷道围岩松软，受采动影响后围岩变形量很大，对支护技术要求很高，加之锚杆支护理论、设计方法，锚杆材料、施工机具、检测手段等还不够完善，因而发展缓慢。“八五”期间，原煤炭工业部把煤巷锚杆支护技术作为重点项目进行攻关，在“九五”期间，原煤炭工业部将“锚杆支护”列为煤炭工业科技发展的五个项目之一，
大断面巷道施工方法与安全 矿井的井底车场和硐室一般断面较大，长度较小，服务年限较长。因其用途不同，形状、规格、结构差异甚大，施工中有各自的特点和要求，而突出的问题是选择合理的大断面施工方法，做到安全施工。硐室施工方法一般有全断面施工法、分层施工法和导硐施工法三种。 一、全断面施工法 全断面施工法是按硐室的掘进断面一次钻眼、分次爆破，利用矸石堆作为打上部眼和拱顶锚杆眼及安装锚杆的工作台的掘进方法。它适用于稳定和基本稳定的围岩情况下，掘进断面不大于15 m2、高度小于4 m的硐室和巷道。 当前多采用锚喷支护。根据围岩的稳定程度不同，掘进与锚喷的方式有： (1)围岩稳定时，常采用先掘一锚顶后锚帮一喷的方式。 (2)围岩中等稳定时，可采用两掘一锚喷或三掘一锚喷的方式。 (3)围岩的节理、裂隙发育，稳定性较差时，宜采用一掘一锚喷的方式。必要时也可打超前锚杆或掘后先喷一层砂浆再打锚杆，然后再喷射混凝土。 二、分层(台阶工作面)施工法
台阶工作面施工法就是将掘进工作面分成2～3个分层(每个分层的高度一般为l-8 m～2．5 m)，上分层(或下分层)工作面始终超前于下分层(或上分层)一定距离，形成分层(台阶)工作面同时施工。由于工作面的布置方式不同，可分为正台阶工作面和倒台阶工作面两种。 (1)正台阶工作面施工法：将硐室分成上下两个分层，先掘上分层3 m～5 m，放炮后，应及时锚喷或架设临时支架护顶。然后上下分层同时掘喷或掘支。当永久支护采用砌碹时，多采用先墙后拱的施工方式。若顶板不稳定，也可采用先拱后墙的施工方法。此时，为了防止卧底砌墙时拱顶下沉，往往保留拱基线下的岩柱不一次掘出，待砌墙时，再逐段用风镐刷出；或者在拱基处用砌筑小壁座以承托碹拱。每分层的高度最大不应超过3．0m。 (2)倒台阶工作面施工法：先掘下分层使其超前上分层3 m～5 m，并进行临时支护。或将下分层全长掘砌(锚喷)完成后，再由外向里或掘支上分层。 台阶工作面施工法应用在岩层稳定或比较稳定的条件下，正台阶工作面施工法，工作安全可靠，适用范围广泛，倒台阶工作面施工法的挑顶爆破效率高，装岩方便。 三、导硐施工法 在松软破碎的岩层施工断面较大的硐室时，采用先掘进l～2条小断面巷道(导硐)，然后再行开帮、挑顶或卧底，将其扩大到硐室设计断面：并进行永久支护。
大断面巷道锚杆支护设计与围岩稳定性研究 【摘要】针对利民煤矿Ⅱ011603工作面5.6m×4.0m大断面运输顺槽的实际生产地质条件，基于围岩力学性质、断面尺寸和采动影响等因素，提出四种可选方案，应用FLAC3D数值模拟计算四种方案，根据模拟效果初步确定支护方案，最后通过现场实测判断围岩的稳定性，验证设计方案的合理性和可靠性。 【关键词】大断面巷道锚杆支护围岩稳定性 随着高产高效综采工作面机械化程度的提高，工作面的开采强度与产量大幅度增加，为满足通风、运输、大型设备的安装等要求，必须开掘大断面巷道。随之而来的是巷道支护难度的加大和对支护技术的挑战。大量的研究和实践表明，煤矿巷道在开挖以后，会在巷道围岩形成应力集中，当巷道跨度增加以后，应力集中程度会急剧增加，从而使控制巷道稳定的难度增加，尤其是复杂地质条件巷道更易于发生跨冒事故，从而影响煤矿的安全生产[1-6]。 本文结合利民煤矿Ⅱ011603工作面运输顺槽的实际生产地质条件，基于地质力学条件和数值模拟初步提出锚杆支护方案，通过现在实测顶底板、两帮移近量和顶板离层量验证支护方案的合理性。 1 生产地质条件 试验巷道是神华乌海能源公司利民煤矿Ⅱ011603工作面大断面运输顺槽，布置在16#煤层中，沿顶板掘进。16#煤层厚度3.34-8.67m，平均7.2m，煤层倾角3-12°，平均6°。16#煤层结构复杂，含夹矸1～8层，一般3～4层，夹矸岩性为灰黑色泥岩、炭质泥岩。顶板岩性灰黑色泥岩、砂质泥岩为主，局部为粉砂岩、细粒砂岩；底板岩性以细粒砂岩为主，局部为砂质泥岩。 16#煤层破坏载荷24KN，抗压强度12.5MPa，直接顶岩性砂质泥岩，破坏载荷38KN，抗压强度20MPa，、老顶岩性为细粒砂岩（破坏载荷92KN，抗压强度50MPa）和砂质泥岩（破坏载荷26KN，抗压强度14MPa）。煤层顶底板岩石的力学强度中等，以半坚硬岩石为主，稳固性中等。 试验巷道断面为矩形，宽5.6m，高4.0m，断面面积为22.4m2。 2 基于地质力学条件和三维数值计算的锚杆支护设计 2.1 基于地质力学条件确定锚杆支护方案 根据16#煤层生产地质条件和Ⅱ011603工作面运输顺槽围岩力学性质、断面尺寸和采动影响等因素，初步确定四个支护方案见表1。 2.2 基于三维数值模拟计算确定支护方案
巷道断面设计与施工 目录 一、设计依据 二、巷道断面设计 1、巷道断面形状的选择 2、巷道断面尺寸的确定 （1）巷道净宽的确定 （2）巷道拱高和壁高的确定 （3）道床参数 3．用通风校核巷道断面 4布置巷道水沟 5、计算断面尺寸有关的参数 6.绘制巷道断面施工图，巷道特征表，每米巷道工程量和材料消耗量表 三．巷道支护设计 支护式的确定 （1）锚杆的选定 （2）锚杆参数计算 四.爆破设计 1、施工主要机械设备及爆破材料 2、工作制度 3、爆破式
4、炮眼布置原则 5、爆破参数选择 6、爆破说明书和爆破图表五．劳动组织和施工管理 （1）劳动组织形式 （3）作业循环图表 六.通风与防尘措施 七.掘进安全技术措施
一、设计依据 设计：井下双轨运输大巷 1、基本条件：围岩性质：砂岩，岩条件：Ⅱ类；岩坚固性系数：f=6～8；矿井涌水量50m3/h；巷道坡度3‰；巷道通风量50m3/s；巷道涌水量：无；巷道瓦斯情况：无。 2、巷道设备：运输设备1T固定式矿车MG1.1—6A，牵引设备直流架线式电机车ZK10—6/250，轨距600mm，轨型24kg，混凝土枕木；运输最大件综采液压支架外形尺寸：（长×宽×高）4120×1430×1550mm，拉运设备重型平板车MPC—13.5—6外形尺寸：（长×宽×高）2500×1400×342mm；供水管一趟，管径Φ108mm，压风管一趟，管径Φ108mm；动力电缆三趟，电缆直径Φ50mm，信号电缆两趟，电缆直径Φ25mm，直流电机车导电架线，铜导线直径Φ10mm。 二、巷道断面设计 1、巷道断面形状的选择与支护式 由于巷道断面形状多种多样，但根据给定条件和经济，技术，安全四面考虑，我们应选择合理的巷道断面。下图给定我们相关巷道断面的不同情况：
煤矿巷道锚杆支护技术规范 1 范围 本标准规定了煤矿巷道锚杆支护技术的术语和定义、技术要求、锚杆支护施工质量检测及锚杆支护监测。 本标准适用于煤矿岩巷、煤巷及半煤岩巷的锚杆支护。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 175-2007 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 GB/T 228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法 GB/T 23561.1-2009 煤和岩石物理力学性质测定方法第1部分：采样一般规定 GB 50086 岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范 GB/T 50266-2013 工程岩体试验方法标准 MT 146.1－2011 树脂锚杆第1部分：锚固剂 MT 146.2－2011 树脂锚杆第2部分：金属杆体及其附件 MT 285 缝管锚杆 MT/T 861 W型钢带 MT/T 1061-2008 树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体及其附件 3 术语和定义 GB/T 228.1-2010、MT 146.1-2011、MT 285界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 巷道 roadway 为煤矿提升、运输、通风、排水、行人、动力供应等而掘进的通道。 3.2 煤巷 coal roadway 断面中煤层面积占4/5或4/5以上的巷道。 3.3 岩巷 rock roadway 断面中岩石面积占4/5或4/5以上的巷道。 3.4
半煤岩巷 coal-rock roadway 断面中岩石面积（含夹石层）大于1/5到小于4/5的巷道。 3.5 锚杆 rock bolt 安装在围岩中，对围岩实施锚固的杆件系统。一般由杆体、托盘、螺母、垫圈、锚固剂或锚固构件组成。 3.6 预应力锚杆 pretensioned rock bolt 在安装过程中施加一定预拉力的锚杆。 3.7 无预应力锚杆 non-pretensioned rock bolt 在安装过程中不施加预拉力的锚杆。 3.8 树脂锚杆 resin anchored bolt 采用树脂锚固剂锚固的锚杆。 注：改写MT 146.1-2011，定义3.1。 3.9 注浆锚杆 grouting bolt 杆体为中空式，兼做注浆管，对围岩进行注浆加固的锚杆。 3.10 钻锚注锚杆 self-drilling bolt 杆体为中空式，自带钻头，集钻孔、锚固、注浆于一体的锚杆。 3.11 玻璃纤维增强塑料锚杆 glass fibre reinforced plastic bolt 杆体主体部分由玻璃纤维和树脂复合而成的锚杆。 3.12 缝管锚杆 s plit set bolt 经特殊加工成纵向开缝的钢管及其附件。 [MT 285—1992，术语 3.1] 3.13 锚索 cable bolt 安装在围岩中，对围岩实施锚固的索体系统。一般由钢绞线、托盘、锚具及锚固剂组成。 3.14 锚杆支护 rock bolting
高帮大断面半煤岩巷道控制技术研究 管俊才 （山西新元煤炭有限责任公司，山西晋中０４５４００） ［摘 要］ 针对新元煤矿高帮大断面半煤岩巷道的支护难题，通过对现场类似巷道调研分析变 形破坏规律，同时进行现场地质力学参数实测，结合数值模拟分析高帮大断面半煤岩巷道一次掘进成巷与分次掘进成巷及工作面回采期间围岩应力分布特征，在此基础上提出了巷道分次掘进施工，并采用强力锚杆及锚索协同支护技术，通过现场试验，表明该支护方式可以有效控制巷道变形。［关键词］ 高帮大断面巷道；数值模拟；强力锚杆支护 ［中图分类号］ＴＤ３５３ ［文献标识码］Ｂ ［文章编号］１００６-６２２５（ ２０１７）０６-００６９-０５ＳｔｕｄｙｏｎＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｅｍｉＣｏａｌａｎｄＲｏｃｋＲｏａｄｗａｙｗｉｔｈＨｉｇｈＳｉｄｅａｎｄＬａｒｇｅＳｅｃｔｉｏｎ ［收稿日期］２０１７－０７－０３ ［ＤＯＩ］１０.１３５３２／ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ１１－３６７７／ｔｄ.２０１７.０６.０１７［作者简介］管俊才（１９６５－），男，山西五寨人，高级工程师，主要从事煤矿管理工作。 ［引用格式］管俊才.高帮大断面半煤岩巷道控制技术研究［Ｊ］．煤矿开采，２０１７，２２（６） ：６９－７３. 随着现代化高产高效综合机械化矿井的发展， 为解决运输、通风以及大型设备的安装难题，煤矿巷道断面越来越大。由弹塑性理论中巷道围岩位移 公式ｕ＝λＨ１＋μＥ·ａ ２ ｒ（式中，λ为上覆岩层容重，ｋＮ／ｍ３ ；Ｈ为开采深度，ｍ；μ为泊松比；Ｅ为围岩的弹性模量，ＭＰａ；ａ为巷道半径，ｍ；ｒ为圆形巷道半径，ｍ）可知，巷道不论跨度或高度增大，即相对半径ａ增大，巷道位移ｕ随之增加，巷道维护更加困难［１－２ ］。 近年来，国内外学者针对大断面巷道围岩稳定性及控制技术进行了大量研究［３－１０ ］。宋朝部［４ ］从力学角度研究认为巷道断面的增大对围岩二次应力分布规律影响较小，而对塑性区半径、围岩表面位移影响较大；肖同强［５ ］等认为随着硐室断面增大，围岩受掘进扰动影响大，初期支护阻力小使超大断面硐室软弱围岩出现严重变形破坏；柏建彪、周志利［６－７ ］等研究了巷道跨度增大对围岩稳定性的影响，并提出以拉破坏深度为１.５ｍ作为判断巷道临界跨度的指标，大于这一临界跨度，围岩变形量随巷道跨度增大而明显增大；李国彪［８ ］通过理论分析确定干河煤矿大断面巷道掘进最大空顶距，并通过数值模拟、相似模拟及现场试验的研究方法，分析了大断面巷道围岩应力应变和位移变化，同时实测了围岩松动圈，并提出强帮支护方案，减小巷道帮部塑性区范围，很好地控制了巷道整体变形；石蒙［９ ］等研究认为高度大于跨度的大断面硐室开掘后两帮的破坏程度要大于顶底板，两帮应力集中程度和位移也较大，因此，同样认为应加强帮 部支护。此外，管学茂等采用桁架锚杆控制大断面煤巷围岩变形［１０ ］。 但是，之前的学者研究多集中在大断面永久硐室或大跨度全煤巷道，对于高帮大断面半煤岩巷道围岩稳定性和控制技术研究较少。因此，针对上述研究存在的不足，本文通过现场类似巷道破坏情况统计，结合数值模拟分析高帮大断面半煤岩巷围岩稳定性，在此基础上提出支护技术措施。１ 工程概况 新元煤矿９１０５工作面平均埋深６２０ｍ，煤层厚度平均３.５０ｍ，平均倾角２°，煤层硬度系数２.５～３。研究对象９１０５进风巷沿顶掘进，巷道设计宽度为５.２ｍ，高度为５.５ｍ（其中起底２ｍ），设计断面达２８.６ｍ２ ，为典型的高帮大断面巷道。直接顶为２.３ｍ的砂质泥岩，基本顶为砂质泥岩，厚度为８.８ｍ。直接底为２.３ｍ的砂质泥岩，老底为３.１ｍ中砂岩。巷道布置平面图如图１ 所示。 图１ 巷道布置平面 ９ ６第２２卷第６期（总第１３９期） ２０１７年１２月 煤 矿 开 采 ＣＯＡＬＭＩＮＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏｌ.２２Ｎｏ.６（ＳｅｒｉｅｓＮｏ.１３９ ） Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１７ 万方数据
浅谈煤矿巷道支护的发展 摘要：推行巷道支护改革，对于降低原煤生产成本，提高经济效益，有着巨大的促进作用，本文就煤矿巷道支护问题进行了探讨。 近几年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料，随着新型材料的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式，这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。 1.被动式支护方式 被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成，而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构，二者之间形成“荷载—结构”体系，认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载，无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作用。 1.1木支护方式 木支护技术主要是采用木材作为支护材料，典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重，因此只适用于浅部围岩，而且支护断面
形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势，从而硬性抵抗岩体的变形压力。 1.2石材支护方式 石材支护分片石、料石两种支护方式，优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点，不足之处在于初期投资高，只适用于矿井服务年限长的巷道。 1.3金属支架支护方式 金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护，其中刚性支架允许压缩变形量小，工作阻力随变形量增大而减小，直至破坏而失去工作阻力；可缩性支架允许压缩变形量大，在结构设计压缩范围内，工作阻力随压缩量大而增大，或者恒阻。金属支架支护视支架为支护体，围岩为荷载，其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致，同时，由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。特别是u型钢支架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成，大多支护面呈拱形或环形，主要使用于松软围岩、地压大、底臌严重和两帮位移量大的开拓和采区巷道 1.4装配式钢筋混凝土支架支护方式 装配式钢筋混凝土支架支护施工技术，可以在地面工厂化预制，质量有保证且利于批量化生产和井下机械化安装，不足之处在于不能有效抵抗上覆岩层整体移动而产生的底板沉降及巷帮测压，受扭
巷道锚杆支护技术参数的合理选择与设计 孙巧龙 （淮北朔里矿业有限责任公司，安徽淮北235052） 【摘要】本文浅析煤矿巷道锚杆支护高应力巷道影响锚杆支护的因素、煤巷锚杆支护的关键问题和煤巷锚杆支护的合理设计。 【关键词】锚杆支护；合理设计；选择；巷道 1引言 在煤矿巷道的锚杆支护中，由于其对破碎岩体的加固效果好，又优于U型钢被动支护，加上劳动强度低、经济效益显著的特点，因而在煤矿中得到了广泛的应用。煤矿软岩地层分布十分广泛，75%以上的采准巷道还要经受采动的频繁影响，所以在设计服务年限内的大部分巷道围岩变形量都比较大，严重的冒落无法再利用。因此，煤矿巷道锚杆支护技术研究的重点应是有效控制高应力、软岩和采动等大变形量围岩特性，以保障煤矿在安全、经济的良好环境下持续生产。 2高应力巷道影响锚杆支护的因素 2.1巷道断面 巷道锚杆支护过程中，对于深部高应力的地点，在进行断面选择时，必须根据顶底板岩性和巷道服务年限原则考虑选择。①对服务年限较长的开拓、准备巷道，应尽量选用承压效果好的圆弧拱断面。②对回采、顶板完整性较好的巷道，可采用梯形断面；复合顶板或破碎顶板的巷道，应采用承压性效果较好的斜切圆拱形断面。 就斜切圆拱形断面来说，斜切圆弧拱高一般应为巷道宽度的2/5—1/4，上肩窝部高度达到煤层顶板，下帮墙高根据设计要求进行设计。拱高控制可在掘进过程中通过控制中部高度实现。根据众多的实验证明，其断面承压效果要比梯形断面好。但是，岩石掘进工作量大是其缺点，并在一定程度上会影响掘进速度。 2.2锚杆性能 在锚杆的种类选择上，主要考虑锚杆的材质、粗度、延伸性、让压性能和预紧力等参数特性比较选择，其次是考虑锚固剂的选择。随着各种锚杆的不断出
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/631632024.html, 大断面巷道快速掘进技术研究 作者：王守亮贺桥顺 来源：《城市建设理论研究》2014年第06期 摘要：门克庆煤矿在掘进煤仓下口配煤巷88.8m大断面时采用正台阶施工工艺，既大幅度提高了掘进速度，又保证了工程质量和施工安全。 关键词：大断面；正台阶； 中图分类号：TU74文献标识码： A 王守亮，男，汉族,1984年5月，籍贯黑龙江省肇源县，毕业于黑龙江科技学院，采矿工程专业，中天合创能源有限责任公司门克庆煤矿，矿建施工业务主办。） 前言 门克庆煤矿位于鄂尔多斯市乌审旗图克镇，为东胜煤田呼吉尔特矿区规划矿井之一，设计年产量1200万吨，矿井服务年限95.5年，目前正在进行二三期工程施工当中，在一些大断面巷道的掘进过程中（如煤仓下口配煤巷），如何才能在安全得以保证的前提下提高施工进度已成为一个关键性问题，严重影响着施工安全及矿井是否能按计划投产、达产，因此经矿领导及采矿、地质等各专业人员全面科学论证之后，研究决定，在掘进大断面时，采用正台阶施工方法。此方法技术上可行，经济上合理，安全上可靠。所以，正台阶施工工艺成为矿井大断面巷道掘进的首选措施。 一、工程概况 煤仓下口配煤巷大断面长度88.8m，以+3‰坡度施工，巷道掘进宽度为9450mm，掘进高度为6425mm，布置在3—1煤煤层中，支护方式为复合支护，外层采用“锚网喷+锚索初次支护，内层采用钢筋混凝土混合支护，此种施工条件采用传统施工方法，不但大大降低了施工进度，而且在施工过程中存在许多片帮、冒顶事故隐患，就给施工造成了极大的困难，故采用正台阶施工方法。 二、施工工艺 正台阶施工是将巷道分成两个或多个工作面,上一个工作面超前下一个工作面一定距离的 施工方法。在大断面巷道施工中,常采用分层施工,先掘进巷道上分层,然后掘进下分层。本文探讨的正台阶法施工与分层施工不同。为了平行作业,提高掘进速度,正台阶施工法上、下分层同时作业。各分层间始终保持相对固定的距离。 2.1预留施工平台
煤矿机械Coal Mine Machinery Vol.39No.10 Oct.2018 第39卷第10期 2018年10月 doi:10.13436/j.mkjx.201810020 0引言 随着浅部资源的日益枯竭，深部开采将成为我国煤炭资源的主要来源。受深部高地应力、复杂构造应力、采掘扰动等多重因素影响，深部巷道掘进后产生严重的变形破坏，常规的支护方法难以维持巷道围岩的稳定。深部巷道掘进与支护难题已成为影响煤炭深部资源开采的重要制约因素，探索研究深部巷道支护技术与对策将是软岩巷道工程支护技术的发展方向。 王楼煤矿位于济宁市喻屯镇境内，-1150泵房巷道埋深逾千米，受深部复杂地质条件影响，施工难度较大，为保证巷道围岩稳定，有必要开展深部高应力软岩巷道支护技术研究。 1工程概况 -1150泵房位于王楼煤矿七采轨道下山下部，七采下车场南部，西部、南部均无采掘工程，工作面标高-1149.865~-1149.758m，地面标高+33.4~+35m，泵房巷道穿过3上煤层，泵房围岩岩性分两段：3上煤底板和3上煤顶板。3上煤顶、底板岩性柱状图如图1所示。 2王楼煤矿泵房地质条件分析 2.1远场地压 王楼煤矿泵房埋深约1180m，水平地应力资料缺少，根据目前巷道软弱围岩性质和深部地应力一般规律，可近初步认为水平地应力与垂直地应力近似相等。 图13上煤顶、底板岩性柱状图 2.2岩石水理性质岩石强度测试与围岩类型划分 （1）岩石水理性质 对3上煤层顶、底板岩石做岩石黏土矿物成分分析，岩石矿物成分如表1所示，黏土矿物成分如表2所示。由分析结果可以看出，围岩遇水软化崩解碎裂。 表1矿物成分分析结果 千米深井软岩大断面巷道支护技术研究 苑仁鹏，孟庆新 (山东东山王楼煤矿有限公司，山东济宁272063) 摘要：为解决深部矿井复杂地质条件下泵房围岩急剧变形失稳的问题，以王楼煤矿-1150泵房为工程研究背景，分析了该泵房所处的地质情况，并基于巷道支护的强支护与让压原理，提出了锚网索+椭圆钢筋混凝土+让压环复合型支护体系。矿压观测结果表明，该支护体系有效控制了巷道围岩变形，能够保证泵房围岩的长期稳定。 关键词：深井；软岩；大断面；支护技术 中图分类号：TD353文献标志码：A文章编号：1003-0794（2018）10-0060-03 Study on Supporting Technology of Roadway for Large Section of Soft Rock in Kilometer Deep Mine Yuan Renpeng，Meng Qingxin (Shandong Dongshan Wanglou Coal Mine Co.,Ltd.,Jining272063,China) Abstract:In order to solve the problem of the rapid deformation and instability of the surrounding rock of the pump room under the complicated geological conditions of the deep mine，taking the-1150 pump room of the Wanglou coal mine as the research background,analyzes the geological conditions of the pump room,and based on the strong support and yielding principle of roadway support，puts forward the composite supporting system of cable anchor+elliptical reinforced concrete+let pressure ring.The results of mine pressure observation show that the supporting system effectively controls the deformation of surrounding rock and ensures long-term stability of the surrounding rock of pump house. Key words:deep mine;soft rock;large section;supporting technology 煤层顶板1煤层顶板2煤层底板1煤层底板2石英 29.4 30.6 53.4 52.6 钾长石 0.2 0.3 4.0 4.7 方解石 1.0 1.3 / / 黏土矿物 总量/% 69.4 70.8 42.6 43.5 编号 矿物种类和含量/% 厚度 /m 柱 状岩石名称及岩性描述 细砂岩，灰白色。主要由石英、长石及少量的岩屑组成，夹深灰色泥质团块、条带及煤线，不规则裂隙发育，方解石全部充填，分选性 好，磨圆度一般，呈次棱角状，具波状层理，岩芯完整 泥岩，黑灰色。致密、块状，以泥质为主，少夹细砂岩条纹，多见植物叶片化石及炭质线理，断口平坦状，微波状层理 3上煤，黑色。块状，条带状结构，层状构造，沥青光泽，条痕灰黑色，断口呈阶梯状，内生垂直裂隙较发育为方解石脉充填，成份以亮煤为主，暗煤次之及少量镜煤及丝炭，属半亮半暗型煤 粉砂岩，黑灰色。致密、块状，以粉砂质为主，裂隙由方解石充填，上部岩石多见植物根茎化石、黄铁矿，断口平坦 细砂岩，灰色。主要由石英、长石及少量的岩屑组成，夹深灰色泥质团块、条带及煤线，见黄铁矿，不规则裂隙发育，方解石全部充填，分选性好，磨圆度一般，呈次棱角状，具斜层理，岩芯完整4.09 4.00 3.30 4.43 7.73 60万方数据
贵州盘南煤炭开发有限责任公司 河西采区111201回风巷更改巷道断面形状及支护形式的安 全技术措施 编制：技术主管： 区长： 提报单位：河西采区 提报时间：2010年10月27日 审批单位 生产技术部： 通风区： 安全检查部： 总工程师：
会审意见
一、编制说明 我区现施工的111201回风巷，现已掘至测点D1+37m，根据公司领导要求，结合现场实际情况，现拟将111201回风巷的断面形状及支护形式进行更改，为确保施工期间的安全，特呈此措施报批。 二、技术要求 1、111201回风巷过地质构造带地段的巷道断面形状更改为半圆拱形断面，巷道下宽×中高=4000×2700㎜（更改前的巷道断面形状为梯形断面，巷道下宽×中高=4100×2500㎜）。 2、更改后巷道顶板采用7棵2.2m的树脂锚杆配合钢筋网支护，锚杆间排距为800×800㎜；巷道两帮帮各采用1棵1.8m的树脂锚杆支护，锚杆间排距为800×800㎜。【更改前巷道顶板采用6棵2.2m的树脂锚杆配合钢筋网支护，锚杆间排距为800×800㎜；巷道上帮采用2棵1.8m的树脂锚杆配合钢筋网支护、下帮采用1棵1.8m的树脂锚杆棵锚杆支护，锚杆间距为800×800㎜。。具体见更改前《111201回风巷巷道断面支护图》】。 3、锚杆外露长度＜50mm，钢筋网搭接长度为100mm。 4、巷道掘进期间采用打设规格为φ=15.24mm,L=8000mm的锚索进行加强支护，间排距为：1600mm×1600mm，具体见《巷道断面支护图》。 5、巷道掘进期间永久支护必须紧跟迎头，临时支护控顶距离必须小于1.5m。 6、临时支护图：采用2根4.2m长的槽钢，用吊环悬挂在顶锚杆尾端作前探梁，前探梁和吊环用不小于12#铁丝牢固可靠捆绑在永久支护上，防止前探梁下滑和吊环脱扣伤人，前探梁上铺大板接顶，大板规格为：3500×200×50㎜，具体见《断面临时支护图》。 7、施工期间严格按照生产技术部给定的中线进行施工。 三、安全措施 1.开展每道工序前，必须先严格执行“敲帮问顶”制度，严禁空顶作业。 2.敲帮问顶时严格按执行下列措施：①严格按照由外往里、由顶到帮的
巷道断面设计、爆破说明书及爆破图表编制 学生姓名： 学院： 专业班级： 专业课程： 指导教师： 2014年 5 月30 日
《井巷工程》课程设计任务书 题目： 某煤矿年设计生产能力90万t吨，为瓦斯矿井，采用立井多水平开拓方式，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m3/h. 第二水平东运输大巷长度1600m，服务年限为25年；通过的流水量为 220 m3/h ，风量为 34m3/s ；采用XK8-9/132A蓄电池式电机车，牵引3.0 t矿车运输。巷道内铺设一趟直径Φ为200mm的压气管和一趟直径Φ为100mm的供水管。设计的大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数f=4～6。该矿实行“三八”工作制，计划月进尺140m，每月实际工作30d，掘支平行作业，每一掘进班完成一个循环。预计正规循环率为0.9，炮眼利用率为0.9。 设计内容： 1、选择合适的巷道断面形状。 2、设计双轨直线段的巷道断面。确定巷道净宽、拱高、墙高、净断面面积、净周长，并进行风速校核。选择合适的支护方式，确定支护参数。最后确定巷道的掘进断面尺寸。 3、布置巷道内水沟和管线。 4、计算巷道掘进工程量和材料消耗量。 5、绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗表。 6、根据设计的断面图，编制爆破作业图表。包括爆破原始条件，三个方向的炮眼布置图、装药量及起爆顺序、预期爆破效果表。 设计要求： 1、在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。作到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使设计成果达到较高水平。 2、要通过计算确定的，必须有必要的计算步骤和过程。要参照有关规范和经验确定的，请说明确定理由。设计参照依据：《煤矿安全规程》、《煤矿井巷工程质量验收规范》、《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》、《煤矿矿井采矿设计手册》、《井巷工程》东兆星等． 3、说明书用稿纸手写（或打印），要求字迹工整，内容完整，表格要用统一编号和表头。图纸绘制用CAD，绘图比例用1：50，纸型为A4。图纸格式要求按示例一，示例二；线型、线宽及图例，参照采矿设计手册采矿制图部分要求。 4、提交的设计成果包括：设计说明书及有关图纸（巷道断面施工图，炮眼布置图）
煤矿锚杆支护技术规范（新） ICS 73.100.10 D 97 备案号：26921—2010 MT 2009-12-11发布 2010-07-01实施 中华人民共和国煤炭行业标准 MT/T 1104—2009 煤巷锚杆支护技术规范 Technical specifications for bolt supporting in coal roadway 国家安全生产监督管理总局发布 前言 本标准的附录A为资料性附录。 本标准由中国煤炭工业协会科技发展部提出。 本标准由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准由中国煤炭工业协会煤矿支护专业委员会负责起草。煤炭科学研究总院南京研究所、煤炭科学研究总院开采设计研究分院、煤炭科学研究总院建井研究分院、中国矿业大学、兖州矿业集团公司、徐州矿务集团公司、鹤岗矿业集团公司、新汶矿业集团公司、山西焦煤西山煤电集团公司、江阴市矿山器材厂、石家庄中煤装备制造有限公司、深圳海川工程科技有限公司参加起草。 本标准主要起草人：袁和生、康红普、陈桂娥、权景伟、张农、王方荣、王富奇、何清江、周明、秦斌青、晨春翔、黄汉财、赵盘胜、何唯平。 煤巷锚杆支护技术规范 1 范围 本标准规定了煤巷锚杆支护技术的术语和定义、技术要求、煤巷锚杆支护监测及煤巷锚杆支护施工质量检测。 本标准适用于煤矿煤巷锚杆支护，也适用于半煤岩巷锚杆支护。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 5224－2003 预应力混凝土用钢绞线 GB/T 14370－2000 预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB 50086－2001 锚杆喷射混凝土支护技术规范 MT 146.1－2002 树脂锚杆锚固剂 MT 146.2－2002 树脂锚杆金属杆体及其附件 MT/T 942－2005 矿用锚索 MT 5009－1994 煤矿井巷工程质量检验评定标准
巷道断面形状的选择 我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。前者如矩形、梯形、不规则形等；后者如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等（见图）。 巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质（即作用在巷道上地压的大小和方向）、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素。 一般情况下，作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面；当顶压较大、侧压较小时，则应选用直墙拱形断面（半圆拱、圆弧拱或三心拱）；当顶压、侧压都很大同时底鼓严重时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。 巷道的用途和服务年限也是考虑选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。服务年限长达几十年的开拓巷道，采用砖石、混凝土和锚喷支护的各种拱形断面较为有利；服务年限左右的准备巷道以往多采用梯形断面，现在采用错喷支护拱形断面日趋增多；服务年限短的回采巷道，因受动压影响须采用具有可缩金属支架的梯形断面。 矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响巷道断面形状的选择。木支架和钢筋混凝土棚子，多适用于梯形和矩形断面；砖石、混凝土和喷射混凝土支护方式，更适用于拱形等曲线断面；而金属支架和锚杆可用于任何形状的断面。 掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定的影响。目前，岩石平巷掘进仍是采用钻眼爆破方法占主导地位，它能适应任何形状的断面。近年来，由于锚喷支护广泛应用，为了简化设计和有利于施工，巷道断面多采用半圆拱和圆弧拱，三心拱逐渐被淘汰。在使用全断面掘进机组掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是更为合适的。 在需要通风量很大的矿井中，选择通风阻力小的断面形状和支护方式，既有