优化软岩巷道支护设计

第２７卷第６期煤炭技术Ｖ０１．２７，Ｎｏ．６２００８年６月ＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏ吖Ｊｕｎ，２００８优化软岩巷道支护设计杨少辉，王术有（铁法煤业集团公司小康煤矿，辽宁调兵山１１２７００）摘要：小康煤矿应用围岩松动圈理论优化软岩巷道支护设计，取得了显著的技术经济效果，确保了“一矿一面”，实现了高产高效。

关键词：软岩；支护；优化设计中图分类号：ＴＤ３５３文献标识码：Ａ文章编号：１００８—８７２５（２００８Ｊ０６—００６２—０３ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｏｆｔＲｏｃｋＴｕｎｎｅｌＳｕｐｐｏｒｔＤｅｓｉｇｎＹＡＮＧＳｈａｏ—ｈｕｉ，ＷＡＮＧＳｈｕ—ｙｏｕ（ＸｉａｏｋａｎｇＣｏａｌＭｉｎｅ，ＴｉｅｆａＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＧｒｏｕｐＣｏｍｐ．－Ｄｉａｏｂｉｎｇｓｈａｎ１１２７００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎＸｉａｏｋａｎｇＣｏａｌＭｉｎｅ，ｔｈｅｗａｌｌｒｏｃｋｌｏｏｓｅｃｉｒｃｌｅｔｈｅｏｒｙｉｓａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｆｔｒｏｃｋｔｕｎｎｅｌｓｕｐｐｏｒｔｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｅｆｆｅｃｔｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．“Ｍｉｎｅｓｉｄｅ”ｉｓｅｎｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅｈｉｇｈｙｉｅｌｄａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔｒｏｃｋ；ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ；ｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ０前言巷道开挖后，围岩受力状态由三向变成了近似两向，造成岩石强度较大幅度下降；如果围岩中集中的应力值小于下降后的岩石强度，围岩处于弹塑性状态，围岩自行稳定，不存在支护问题；如果相反，围岩将发生破坏，这种破坏从周边逐与水平线夹角等数据，然后按量取的尺寸ＪｊⅡ－ｒ撑杆。

安装使用时，把撑杆撑在同一ｕ型钢棚梁之间，在撑杆两端２００。

５００ｍｍ处各打ｌ根单体柱，支柱顶盖的四爪卡在顶梁槽内（如图２）。

实践证明，这种方法加固顺槽，操作简便，速度快，很少出现撑杆变形损坏现象，撑杆可多次重复使用，是一种理想的强力加固Ｕ型钢支架的方法，具有一定的推广应用价值。

图２撑杆单体柱加固示意图５加固效果对比分析！｛１｛支架以２６０４１综采放顶煤工作面下顺槽为例，下顺槽为２５。

Ｕ型钢支架，设计净断面１１．４ｍ２，净高３１００ｍｍ，净宽４１９４ｍｍ。

距采面煤壁６０．８０ｍ范围内采用工字钢撑杆、单体柱进行强力加固后，距采面煤壁１０ｍ时，顶底板最大移近量ｌ３００ｎｌｌｎ，平均ｌ０５０ｍｍ，顺槽高度１．８—２．３ｍ；两帮最大移近量ｌ２００ａｍ，平均９９４ｍｍ，顺槽宽度２．９—３．５ｍ，完全能够满足采面运输、通风、行人需要。

与未进行顺槽强力加固时，下顺槽受压变形后巷宽１．６—２．０ｍ，巷高１．５—１．８ｍ，不过转载机（因皮带机尾架高０．６ｍ、转载机头高１．２ｍ，合计高度１．８ｍ；转载机头宽２．４ｍ）而不得不在转载机机头外１０。

２０ｍ用３．５ｍ×２．８ｍ工字钢对棚扩巷支护相比，省工、省时、省料、安全系数大。

因此，撑杆配合单体液压支柱加固孤岛综放工作面上下顺槽具有良好的经济效益和安全效益。

２６０４１综放面上下顺槽距煤壁１０ｍ时移近量与剩余值统计如表ｌ所示。

６建议（１）留小煤柱沿空掘巷时，尽可能使用掘进机或风镐等设备，使掘进巷道围岩平整，支架受力均匀，从而提高支架的承载能力。

表１２６０４１综放面上下顺槽距煤壁１０ｍ时移近量及剩余值统计效果对比巷别上顺槽下顺槽移近量距煤壁１０ｍ／ｍｍ剩余值／ｍ移近量距煤壁１０ｍＩｍｍ剩余值／ｍｍ说明：上下顺槽均为２５。

Ｕ型钢棚支护，设计上顺槽宽３５０８ｍｍ，高２９００ａｍ，断面９．１ｍ２设计下顺槽宽４１９４ｍｍ，高３１００ｍｍ，断面１１．４１１１２ｏ（２）设计孤岛综放工作面上下顺槽，必须考虑留出适当的断面余量，避免出现在巷道使用后期有效断面不够必须进行扩巷处理的被动局面。

（３）必须加强工作面上下顺槽巡回检查维护的力度，发现ｕ型钢支架卡缆损坏、空帮漏顶、支架旋扭等现象，要立即安排处理，必要时采用松帮卸压方法减小巷道压力。

（４）开采深度超过４００ｍ孤岛综放工作面，要强制使用断面１４ｍ２，３６’ｕ型钢支护，以此提高支架承载能力和复用率。

７结语（１）“三软”煤层孤岛综放工作面上下顺槽维护，符合软岩支护的原则，采用可缩性让压措施，以释放一部分高压地应力能量，再将整个支架组成刚性结构体，以防止围岩的无限变形；不能一开始就采用刚性支护来对付采面上下顺槽所受的超前支撑压力。

（２）采用工字钢撑杆配合单体液压支柱加固维护孤岛综放工作面上下顺槽技术，工艺简单、经济合理、安全可靠。

对类似条件下ｕ型钢支架顺槽维护具有一定推广应用价值和借鉴意义。

收稿日期：２００７—１２—２９；修订日期：２００８—０４—０２作者简介：杨少辉（１９６９一），男，辽宁西丰人，助理工程师，现任铁法煤业集团公司小康煤矿地测科科长。

万方数据第６期杨少辉，等：优化软岩巷道支护设计・６３・渐向深部扩展，直至达到新的三向应力平衡状态为止，此时围岩中出现了一个破裂带；人们把这个由于应力作用产生的破裂带称为围岩松动圈。

根据松动圈的客观存在性及其性质，特别是松动圈与支护的互相作用，合理地优化软岩巷道支护设计，是极其重要的。

１矿井概况小康煤矿是铁法煤业集团公司所属８个大型现代化矿井之一，始建于１９８７年７月，投产于１９９０年１１月。

矿井设计生产能力１５０万ｔ／ａ，２００６年８月核定生产能力２７０万“８。

该矿井田位于辽宁省康平煤田的东部，处于康平和法库两县之间，隶属于康平县东官屯管辖。

其西面以Ｆ，，Ｆ２，Ｅ断层与大平井田及康平高家井田相邻，其南、东、北则以煤层最低可采厚度边界线为界；井田南北长６．０３ｋｍ，东西宽４．８ｌｋｍ，其面积２８．９９ｋｍ２。

该矿井田煤系地层沉积类型为内陆山问湖泊、沼泽相，形成于中生代晚侏罗纪，岩层结构多为复合层，成岩度低，岩石暴露于空气即发生软化及崩解，强度损失快。

井田内仅赋存一层煤，一般可采厚度５—７ｍ；最大可采厚度８．６７ｍ；其埋藏深度２３７—７１５ｎｌ，煤层倾角５—１２０，一般７。

左右；井田隐伏断层、煤层厚度变薄、缺失带较发育。

煤层自燃发火期ｌ。

３Ｍ，最短２０ｄ；煤尘爆炸指数为４３．２，具有强烈爆炸危险性；瓦斯地质、水文地质条件较为简单。

该矿采用中央立井单水平上下山开拓，中央并列式通风方式；井底车场水平标高为一３９９ｍ（深度４８２ｍ），回风水平标高一３９８ｍ（深度４８１ｍ）。

井下生产实施“一井一面”生产模式及综放开采技术，煤炭运输实现胶带连续化，主要生产环节实现监视透明化。

２巷道围岩性质、变形特征２．１围岩性质该矿井田开采煤系地层为中生代侏罗纪，煤层属于节理、层理发育的松软岩层，它的变形特征主要表现为碎胀；煤层顶板为油页岩，以泥质为主，遇水泥化，风化后成为片状，干后粉碎崩解，不易维护；煤层底板的粉砂岩，泥质胶结，具有遇风、遇水风化及膨胀特征。

２．２巷道的最明显变形特征（１）来压迅速。

巷道开挖后由于原岩应力重新分布，围岩变形迅速，矿压显现剧烈，回采巷道掘进时顶、底板移近速度最高值＞１００ｍｍ／ｄ，最大时达３００ｍｍ／ｄ。

（２）流变性显著。

巷道掘进或翻修后很长时间不能稳定，变形速度居高不下。

（３）对应力扰动极为敏感。

相对稳定的巷道一旦受到翻修、卧底以及放炮等扰动，则围岩变形再次急剧增大。

（４）顶底板相对移近量大于两帮移近量，且底鼓十分严重。

（５）采动影响范围大，影响强度剧烈。

靠近工作面的巷道变形严重，服务期限短；回采巷道受采动及相邻采空区残余应力的双重影响，巷道变形更为明显。

矿压观测表明：巷道距工作面１５０ｍ就已经受到采动影响；２０—７５ｎｉ为变形最严重区间。

优化软岩巷道支护设计该矿的围岩属性及巷道变形特征给巷道支护形式的选择带来非常大的困难，巷道支护问题是严重制约该矿安全生产及经济效益的关键性问题。

３．１巷道围岩松动圈的测定根据经验，结合该矿十多年来的实践和观测，从巷道的垮落情况分析，得出松动圈的最大平均值粉砂岩如≥２．０ｍ，煤层≥２．５ｎｉ，属于大松动圈（＞１．５ｍ）。

３．２支护形式的优化巷道在开挖前，岩体处于三向应力平衡状态。

开挖后，破坏了围岩原有的三向应力平衡状态，使应力重新分布，围岩中出现一个破裂带（松动圈），而巷道的开挖是在深部高应力区域或软岩中。

巷道掘出后，即使在临时支护的条件下，因支护抗力远远小于围岩的应力，再加之支护在架设时间上的滞后性和支架与围岩周边有一定的空间，以致于其不可能在围岩弹塑性变形阶段起到支护作用；因此，围岩的破坏是不可避免的。

因而，在开巷后，减少空顶时间和改变支护形式，是控制围岩松动圈的主要因素。

金属支架支护属于被动支护，并且不能和围岩形成一个整体，共同受力，因此导致巷道极易破坏；而锚杆支护则为主动支护，并能和围岩形成一个很好的整体，能实现共同受力，巷道容易维护。

该矿自投产后，开始所进行的一系列支护改革中没有采用锚杆支护，主要是采用架设ｕ型钢金属支架进行喷射混凝土或壁后充填的支护形式，这样没有改变巷道严重失修状态，后期通过大胆的探索和实践，试采用锚杆支护，并取得了成功。

３．３支护参数的设计（１）锚杆间排距的确定根据大量的工程实践，岩巷一般取口＝０．７ｍ，煤巷一般取口＝０．６ｍ。

（２）锚杆长度的计算Ｌ＝（ｂｔａｎａ＋ａ）ｔａｎａ＝（１．５×ｔａｎ４５。

＋０．７）／ｔａｎ４５＊＝２．２ｉｎ（取２．４ｍ）式中６——组合拱厚度，计算确定为１．５ｍ；口——锚杆的控制角度，取４５０；ｎ——锚杆间排距，取０．７ｍ。

３．４几种主要的支护设计（１）对于开拓巷道及采区上、下山主要采用锚网喷的支护形式（如图ｌ所示）。

图１锚网喷支护形式示意图（２）对于采区集中巷及其它准备巷道以及采止线以外回采巷道，采用锚杆、圆形Ｕ型钢金屑支架壁后充填的支护形式（如图２所示）。

图２壁后充填支护形式示意图（３）对于采止线以内回采巷道则采用锚杆、圆形Ｕ型钢金属支架喷射混凝土的支护形式（如图３所示）。

万方数据第２７卷第６期煤炭技术Ｖ０１．２７，Ｎｏ．６２００８年６月ＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏ型Ｊｕ．，２００８科学实施控制爆破，有效组织优质快速掘进徐光明，殷振友（鸡西矿业集团公司新城煤矿，黑龙江鸡西１５８１００）摘要：张新煤矿２０２掘进队施工３。

层皮带道，创出全岩下山月进尺１９６ｍ的好成绩。

实践证明：实施控制爆破，掌握和运用好爆破技术，是保证安全、优质、快速掘进的前提；协调各工种间的配合，抓好各工序的衔接，是实现安全、优质、快速掘进的保障。

关键词：控制爆破；合理组织；快速掘进中图分类号：ＴＤ２６３．３文献标识码：Ａ文章编号：１００８—８７２５（２００８）０６—００６４—０２ＩｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＢｌａｓｔＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃｌｌｙ，ＯｒｇａｎｉｚｉｎｇＱｕａｌｉｆｉｅｄａｎｄＨｉｇｈ——ｓｐｅｅｄＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇＸＵＧｕａｎｇ—ｍｉｎｇ。