松软煤层巷道支护技术研究
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矿井深部巷道支护技术研究页数:2
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煤矿井下巷道支护技术类型分析和选择
煤矿井下巷道支护技术类型分析和选择矿井中巷道支护是矿井生产和建设的重点，本文主要通过介绍巷道支护类型，根据围岩稳定情况、顶板软岩情况和回采巷道步骤进行分析，重点介绍锚杆支护、支护材料和特殊地质条件下支护技术等，并根据特殊地质条件下的环境例如软岩巷道与深部空留巷等进行分析。
目前，随着不断加大的开采深度，巷道支护越来越重要，煤矿选择安全高效的锚网支护为首选支护方式，本文主要介绍支护方式对推进采煤工作面安全生产和高效生产提供意见。
标签：煤矿；支护方式；巷道支护；围岩0 引言煤炭作为我国国民经济的传统能源，在现代矿井建设中有举足轻重的地位，随着我国开采深度和强度的不断增加，我国煤矿井下开采需要通过大量的巷道完成，地质条件的不断复杂化、高地应力使得巷道逐渐变得松软和脆弱，特别是大断面的巷道越来越严重，这就对巷道支护技术提出了更高的要求，在漫长的应用研究历程中，锚杆和锚网支护方式成为保障安全生产、降低劳动强度、快速高产的关键技术。
1 地质情況分析随着开采的不断深入和强度的增加，在井下采煤后，出现顶板暴露的情况，当顶板出现抗压能力较小时需要及时进行支护，以避免顶板下向弯曲，当拉力超过岩石承受能力时会出现岩石崩裂和脱落，对人员安全造成很大的威胁，及时做好巷道支护可以防止顶板受高地压力而变形崩落，又可以防止巷道生产中对人员安全的威胁，为安全生产提供可靠保障。
2 巷道支护类型根据巷道用途，巷道可以分为开拓、采准和回采三种巷道类型，不同巷道需要选择不同的支护方式，目前较为常用的支护方式主要有棚式支架、注浆加固、砌碴支护、复合支护和锚网支护。
支护作用主要用于改善巷道围岩稳定性和控制围岩变化，选择正确的支护方式是决定围岩稳定程度的关键，下面主要重点分析几种不同类型的支护方式。
2.1 棚式支护方式这种支护方式是多用于大断面巷道的一种支护方式，历史悠久，方式操作简单，此种支护方式可以在各种地压条件下使用，大部分使用材料为木质、钢筋或金属支架，表面切面多为拱形、圆形或梯形，这种支护方式对支架质量有严格要求，支架与巷道难以密切切合，控制变形能力差，从而导致在复杂地质条件下难以达到预期支护效果。
野川煤业松软煤层大巷支护参数优化技术研究
［ 摘
要 ］ 针 对 野川 煤 业 资 源整合 改造二 期 工程 中轨 道 大巷 掘进 工作 面所 处地 质 条件 复 杂 、 煤 层松 软 、 围岩破 坏 严 重 、 原 支护 系统 已无 法保 证 工 作 面 的正 常 生 产 的 实际情 况 ， 利用 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３ ｏ 数 值 模拟 软件 模 拟 不 同支护 条件 下巷 道 应 力及位 移 的分 布 变化情 况 ， 优 化煤层 轨 道 大巷 的 支护参 数 ， 并 对 支护 效果进 行 现场 监测 ， 提 出 了适 宜该矿 松软 煤 层地 质条 件 下的 大巷 支护技 术 ， 有效控 制 了巷 道 围岩 变形 。 ［ 关键词 ］ 松软煤层 ； 数值模拟 ； 参数优化 ； 巷道支护 ［ 中图分 类 号 ］Ｔ Ｄ３ ５ ３ ￣ ． ６［ 文献标 识码 ］Ｂ ［ 文章 编号 ］１ ６ ７ ２ ＿ ９ ９ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ ０ ５ ７ 一 Ｏ ３
表 １ 方 案选 择
因素 锚杆／ ｍ ｍ 锚索／ ｍ ｍ
１ 概
况
轨道大巷掘进工作面为野川煤业资源整合改 造二期工程 ， 根据初步设计要求 ， 轨道大巷与皮带 大巷 、 回风大巷平行 ， Ｎ — Ｗ 布置 ， 各巷道中间保护
煤柱 ３ ０ ｍ，工作 面标 高＋ ７ ４ ０ ～ ＋ ７ ５ ０ ｍ，设 计 长度
示。
３ 支护参数优化设计的数值模拟
在前 述分 析 的基础 上 ，运用经 验 法提 出锚 杆 布置 的初 步方 案 ，拟考 虑支 护参数 的数 值模 拟 规
划如 表 １ 所示 。
通 过分 析 比较 不 同支护 方案 时巷 道周 围应力 的分布情 况 可知 ：巷道 周 围没有 明显 的垂直 应力
研究 的轨道大巷所在煤层平均倾角 ３ 。 ～ ５ 。 ， 为近水平煤层 ， 埋深一般为 ３ ０ ０ ｍ左右 ， 巷道净断 面５ ． ２ ｍ ｘ ３ ． ７ ｍ， 模 型岩体力学参数按该矿地质资
松软煤层动压巷道围岩控制机理研究及合理支护设计
２ ０ １ ３年 第 ９期
ｄｏ ｉ ：１ ０ ．１ １ ７９ ９ ／ｃ ｅ ２ ０１ ３ ０９ ０１ ６
煤
炭
工
程
松 软 煤 层 动 压 巷 道 围 岩 控 制 机 理 研 究及 合 理 支 护 设 计
李 兵 ，张东峰
０ ３ ￣２ ４ ） （ 太原 理工大学 矿业工程学 院 ，山西 太原
作 面回采 的要 求 。
关 键词 ：松 软 煤层 ；数 值模 拟 ；钻 孔 窥视 ；动 压巷道 ；破 坏机 理 ；支护 设计
中图分 类 号 ：Ｔ Ｄ ３ ５ ３
文 献标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ０ ９ ５ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ ￣０ ４ １ － （ ） ４
９＋１ ０ 煤层 位于太原 组下段顶 部 ，埋深 为 ２ ０ ０ ｍ，厚度
软煤 为普 氏硬 度 系数 ｆ＜１ 、单 轴抗压 强度 小于 １ ０ ＭＰ ａ 的一类煤体 总称 。 因煤 层松 软破 碎 、易 片帮 的特 点 ，使 得 煤帮对巷道顶板 的支 撑 作用大 大 降低 ，从 而造 成顶 板挠 度 的增加 ，进而 形成 顶板 离层 、下沉 量增 大 。与 此 同时 ，受 工作面动压 的影响 ，松软煤层巷道两 帮变形 量的急剧 增加 ， 进一步加剧 了巷道 围岩 整体 的变形 破坏 ，最终 造成 巷道 围
２ ． ２ Ｆ Ｌ Ａ Ｃ 数 值模 拟分 析
数 值模 型依 据五一 煤矿 地层综 合柱 状 图建立 ，模 型 四
个侧 面为水 平移 动边 界 ，底部 为固定边界 ，采 用 Ｍｏ ｈ ｒ 破坏
山径 向构造带影 响。井 田总体 构造 为轴 向近 南北 的 背向斜
构 造 ，地层倾角 １ ０ 。一１ ５ 。 ，背斜西翼较缓 ，倾角 １ １ 。～１ ５ 。 ， 东 翼较陡 ，倾角为 ２ ０ 。 。
ｄｏ ｉ ：１ ０ ．１ １ ７９ ９ ／ｃ ｅ ２ ０１ ３ ０９ ０１ ６
煤
炭
工
程
松 软 煤 层 动 压 巷 道 围 岩 控 制 机 理 研 究及 合 理 支 护 设 计
李 兵 ，张东峰
０ ３ ￣２ ４ ） （ 太原 理工大学 矿业工程学 院 ，山西 太原
作 面回采 的要 求 。
关 键词 ：松 软 煤层 ；数 值模 拟 ；钻 孔 窥视 ；动 压巷道 ；破 坏机 理 ；支护 设计
中图分 类 号 ：Ｔ Ｄ ３ ５ ３
文 献标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ０ ９ ５ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ ￣０ ４ １ － （ ） ４
９＋１ ０ 煤层 位于太原 组下段顶 部 ，埋深 为 ２ ０ ０ ｍ，厚度
软煤 为普 氏硬 度 系数 ｆ＜１ 、单 轴抗压 强度 小于 １ ０ ＭＰ ａ 的一类煤体 总称 。 因煤 层松 软破 碎 、易 片帮 的特 点 ，使 得 煤帮对巷道顶板 的支 撑 作用大 大 降低 ，从 而造 成顶 板挠 度 的增加 ，进而 形成 顶板 离层 、下沉 量增 大 。与 此 同时 ，受 工作面动压 的影响 ，松软煤层巷道两 帮变形 量的急剧 增加 ， 进一步加剧 了巷道 围岩 整体 的变形 破坏 ，最终 造成 巷道 围
２ ． ２ Ｆ Ｌ Ａ Ｃ 数 值模 拟分 析
数 值模 型依 据五一 煤矿 地层综 合柱 状 图建立 ，模 型 四
个侧 面为水 平移 动边 界 ，底部 为固定边界 ，采 用 Ｍｏ ｈ ｒ 破坏
山径 向构造带影 响。井 田总体 构造 为轴 向近 南北 的 背向斜
构 造 ，地层倾角 １ ０ 。一１ ５ 。 ，背斜西翼较缓 ，倾角 １ １ 。～１ ５ 。 ， 东 翼较陡 ，倾角为 ２ ０ 。 。
超高松软巷道锚杆支护应用研究
摘
要 ：赵 庄煤矿 由于煤层松软 、巷道 断面较 大 ，支护 比较 困难 。文章通 过采 用数值模拟 的
方法 ，对赵庄超 高松软巷 道进 行优 化设计 ，选取 了较优 的设计 方案 ，并在 现场 实施 ，通过 综合 观
测 ，优化 支护参 数 ，收到 了 良好 的实 际应 用效果 。
关键 词 ：锚杆 支护 ；巷道 ；松软 煤层 中图分类号 ：Ｔ ３ ３ ６ Ｄ ５ ．
监测结果验证或 修正初 始设计 。正 常施工后 还要进行 日 常
收 稿 日期 ：２０ ７—１ ０ ７— ７
图 １ 巷道围岩破 坏状态 图
作者简 介：都海龙 （９７一） １７ ，男 ，工程师 ，１９ ９ ７年毕业于 中国矿业大学采矿工程专业 ，毕业后 在山西晋城煤业集 团技
术中心工作 ，现于中国矿业大学 （ 北京 ） 资源与安全工程学院就读 工程硕士 。
个数的不同进 行模拟 ，以确定最佳支护参数。
２ ２ 模拟 结果 分析 ．
２２ １ 锚 杆 密 度对 支 护效 果 的影 响 ．．
ｌ ｍ左右 留不住 ；留底煤 的话 ，胶轮车运输存在 比较大 的困
难 ，所 以，巷道 采用掘全 高 的方 式掘进 ，这就 给巷道 支护
顶板每排 ６ 根锚杆时 ，巷道 围岩破坏状况 如图 １所示 。 巷道顶板下沉减小 到 １６ ｍ，剪切 破坏范 围明显减 小 ，顶 ２ｍ
１ 工 程概 况
赵庄煤矿是晋 城煤 业集 团新 建 的一大 型现 代 化矿 井 ， 设计生产能力为 ６ ｏ万 ａ ０ ，为满足大型设备 的要求 ，巷道 断面要求较大 ，锚杆支 护是有效 的支 护方式之一 。由于赵 庄矿井煤层松软 ，且厚度较大 （ ４ ５ 为 ． ｍ左右 ） ，留顶煤 时 ，
松软、低透气及底板易变形煤层瓦斯治理实践
松软、低透气及底板易变形煤层瓦斯治理实践铁煤集团小青煤矿15煤层煤质软，透气性低，底板易变形。
软煤在巷道掘进过程中容易剥落，导致瓦斯超限事故;在施工和抽采过程中，钻孔遇到软煤，导致抽采效果差;煤层底板遇水变形后，闭壁出现裂缝，存在漏风、喷井的隐患。
针对上述问题，小青煤矿研究并提出了15煤层瓦斯治理的综合措施，取得了良好的效果。
标签：软煤层;瓦斯抽采;钻孔施工;技术实践一、15煤层工程概况小青煤矿隶属于铁煤集团，核定生产能力1.2Mt/a，主要开采4#、7#、15#煤层，属于高瓦斯矿井。
15煤层煤厚1.07～1.84m，平均1.36m，全区可采。
一般含夹石1～2层，局部3～4层，夹石厚度在0.30m以下，结构属较简单—复杂。
煤层直接顶板为K2灰岩，厚度9m左右。
伪顶为泥岩、砂质泥岩，偶为粉砂岩。
底板以黑灰色泥岩、铝土质泥岩为主。
煤层在局部地段存在煤质变松软现象，变松软厚度0.20～0.80m。
原始瓦斯含量6.23～7.15m3/t，瓦斯压力0.25～0.42MPa，透气性系数为1.01～2.05m2/（MPa2·d），平均1.53m2/MPa2·d）;钻孔瓦斯流量衰减系数为0.040～0.101d-1，平均0.071d-1，属较难抽放—可以抽放煤层。
二、15煤层掘进巷道遇松软煤层瓦斯治理为防止因软煤片帮出现的瓦斯超限事故，需从两方面着手解决，一方面是减少软煤层中瓦斯含量，另一方面是预防煤体片帮。
1、松软煤层施工瓦斯排放钻孔掘进区域经过有效预抽后，在掘进巷道遇软煤期间，应补充施工瓦斯排放钻孔，减少软煤中瓦斯含量。
瓦斯排放钻孔的效果是否明显，取决于钻孔孔径和钻孔有效影响半径，钻孔直径越大，其有效影响半径越大，排放瓦斯能力越强。
通常钻孔有效影响半径为钻孔直径的4～5倍，当钻孔孔径为75mm时，有效影响半径0.4～0.5m。
钻孔施工长度一般为10m。
如图1示，矿井在生产实践过程中软煤层内瓦斯排放钻孔直径75mm，钻孔布置间排距0.4m，钻孔深度10m，排放时间不少于4h。
浅析复合顶板极软煤层巷道锚注支护技术
支护 共 同维持 巷道周 边 围岩 的稳 定 。因此 ， 采取锚 杆 与注 浆相结 合 的方法 ， 使锚 杆 和注浆 在各 自适用 的范 围 内得到充 分发 挥 ， 提高 对软 岩 的支 护效 果 。 可 ２ 锚杆 支护 、 浆加 固技术 注
特点 ， 高水 速凝材 料注 浆可 以提 商围岩 强度 和锚杆 锚
岩体 的力学性 能 ， 软岩巷 道 可锚性 差是造 成锚 杆锚 固
力 低和 失效 的重要原 因。利用锚 杆 兼做注 浆管 ， 实现 锚 注一体 化 ， 软岩 巷道 支护 的一个新 途径 。对 于节 是 理裂 隙发 育的 岩体 ， 浆 口 以改 变 尉 岩 的松 软 结 构 ， 注 Ｊ ‘
效 。锚 杆在层 状岩 层 中 ， 围岩所 起 的加 固作 用 十分 对
① 作者 简 介 ： 肖双 双
男 １８ ８年 出生 中 国矿 业 大 学 在 读 本 科 生 ９
徐 州 ２ ｌ０ ２０８
２１ Ｏ Ｏ年 第 ５ 期
肖 双 双 等 ： 析 复 合 顶 板 极 软 煤 层 巷 道 锚 注 支 护 技 术 浅 制 。运 用 高 水 混 凝 材 料 对 巷 道 两 帮 塑 性 区 、 碎 区 煤 破
固力这 一原 理 ， 取复 合顶板 极软煤 层 回采巷 道锚 注 采 联合支 护方案 ， 以显著 改善 巷道 的维护状 况 。 可
１ 锚 固 支 护 原 理
根 据 围 岩 强 度 强 化 理 论 可 知 ： 道 锚 杆 支 护 使 锚 巷
杆 和锚 固区域 的岩体相 互 作用形成 统一 的承 载结构 ， 从而提 高锚 固体力 学参 数 （ Ｃ、 ， Ｅ、 ） 改善 被 锚 固岩体
提 高黏 接力 和 内摩 擦 角 ， 闭 裂 隙 ， 著提 高岩 体强 封 显 度 。前苏 联 的 研究 资 料 表 明 ， 浆 后 砂 岩 强 度 增 加 注
特点 ， 高水 速凝材 料注 浆可 以提 商围岩 强度 和锚杆 锚
岩体 的力学性 能 ， 软岩巷 道 可锚性 差是造 成锚 杆锚 固
力 低和 失效 的重要原 因。利用锚 杆 兼做注 浆管 ， 实现 锚 注一体 化 ， 软岩 巷道 支护 的一个新 途径 。对 于节 是 理裂 隙发 育的 岩体 ， 浆 口 以改 变 尉 岩 的松 软 结 构 ， 注 Ｊ ‘
效 。锚 杆在层 状岩 层 中 ， 围岩所 起 的加 固作 用 十分 对
① 作者 简 介 ： 肖双 双
男 １８ ８年 出生 中 国矿 业 大 学 在 读 本 科 生 ９
徐 州 ２ ｌ０ ２０８
２１ Ｏ Ｏ年 第 ５ 期
肖 双 双 等 ： 析 复 合 顶 板 极 软 煤 层 巷 道 锚 注 支 护 技 术 浅 制 。运 用 高 水 混 凝 材 料 对 巷 道 两 帮 塑 性 区 、 碎 区 煤 破
固力这 一原 理 ， 取复 合顶板 极软煤 层 回采巷 道锚 注 采 联合支 护方案 ， 以显著 改善 巷道 的维护状 况 。 可
１ 锚 固 支 护 原 理
根 据 围 岩 强 度 强 化 理 论 可 知 ： 道 锚 杆 支 护 使 锚 巷
杆 和锚 固区域 的岩体相 互 作用形成 统一 的承 载结构 ， 从而提 高锚 固体力 学参 数 （ Ｃ、 ， Ｅ、 ） 改善 被 锚 固岩体
提 高黏 接力 和 内摩 擦 角 ， 闭 裂 隙 ， 著提 高岩 体强 封 显 度 。前苏 联 的 研究 资 料 表 明 ， 浆 后 砂 岩 强 度 增 加 注
松软煤层大断面硐室锚注联合支护技术
行施工 和支护 的技术 要求 均较高 。
为锚 杆的 问 排 距 ， 为 锚 杆 对 破 裂 岩 体 的 控 制 角 ，
一
般取 Ｏ＝ ５ 。代 人上式 得 ： ＝Ｌ一０ ｄ ４。 ｂ 。
在 软岩巷 道 中 ， 于对 锚 固体力 学性 能的认识 ， 基
２ ２ 组合拱 结构承 载 能力估 算 ． 在 大松动 圈 内可 以用 小 于松 动 圈 厚度 的锚杆 ， 破 将 裂 围岩锚 固起来 ， 高其残 余强度 ， 成具 有一定承 提 形
式 中 ： 组 合 拱 径 向 承 载 能 力 ；－ Ｐ为 ｏ 为破 碎 岩 体锚 固体强度 ， 一般取原岩强度 ７ ％ ～ ０ ； 为 ０ ８％ ｂ 组合拱 厚度 ； 为组 合拱 内半径 ，即 ：
Ｒ＝ ０ ６ Ｒ ＋÷
其 中， 。为锚杆 问排距 ； 。为巷道 净半径 。 Ｒ
２ ３ 锚 注支 护原 理及作 用 ．
２ ２
刘颖志等 ： 松软煤层大 断面硐 室锚注联合支护技术
第１ ９卷 第 １ 期 １
护相 比 ， 锚注 加 固在 于浆 液在 岩体 中的渗 透 、 人 等 压 作用 ， 整个 被加 固 的岩 体 更 能 有 效 地 同锚 杆 有 机 使
的结 合 为一 整体 ， 围岩 的 自身 承 载 能 力得 以 充 分 发 挥 。特别 是 在 围岩 松 散 、 弱 松 动 范 围较 大 的 情 况 软 下 ， 通 锚杆 在破 碎 岩 体 中较 难 形 成 坚实 的着 力 基 普
注浆 技术 引入采 矿工程 已有 几 十年 的历 史 ， 从
注浆 技术 在煤矿 中的应 用和 发展历 程来 看 ， 注浆 是
种主要 用于岩 土工程 的堵 水 、防 渗与 加 固 的工 程 技术 。锚 注联合支 护技 术是一 种将 现代注 浆加 固技
为锚 杆的 问 排 距 ， 为 锚 杆 对 破 裂 岩 体 的 控 制 角 ，
一
般取 Ｏ＝ ５ 。代 人上式 得 ： ＝Ｌ一０ ｄ ４。 ｂ 。
在 软岩巷 道 中 ， 于对 锚 固体力 学性 能的认识 ， 基
２ ２ 组合拱 结构承 载 能力估 算 ． 在 大松动 圈 内可 以用 小 于松 动 圈 厚度 的锚杆 ， 破 将 裂 围岩锚 固起来 ， 高其残 余强度 ， 成具 有一定承 提 形
式 中 ： 组 合 拱 径 向 承 载 能 力 ；－ Ｐ为 ｏ 为破 碎 岩 体锚 固体强度 ， 一般取原岩强度 ７ ％ ～ ０ ； 为 ０ ８％ ｂ 组合拱 厚度 ； 为组 合拱 内半径 ，即 ：
Ｒ＝ ０ ６ Ｒ ＋÷
其 中， 。为锚杆 问排距 ； 。为巷道 净半径 。 Ｒ
２ ３ 锚 注支 护原 理及作 用 ．
２ ２
刘颖志等 ： 松软煤层大 断面硐 室锚注联合支护技术
第１ ９卷 第 １ 期 １
护相 比 ， 锚注 加 固在 于浆 液在 岩体 中的渗 透 、 人 等 压 作用 ， 整个 被加 固 的岩 体 更 能 有 效 地 同锚 杆 有 机 使
的结 合 为一 整体 ， 围岩 的 自身 承 载 能 力得 以 充 分 发 挥 。特别 是 在 围岩 松 散 、 弱 松 动 范 围较 大 的 情 况 软 下 ， 通 锚杆 在破 碎 岩 体 中较 难 形 成 坚实 的着 力 基 普
注浆 技术 引入采 矿工程 已有 几 十年 的历 史 ， 从
注浆 技术 在煤矿 中的应 用和 发展历 程来 看 ， 注浆 是
种主要 用于岩 土工程 的堵 水 、防 渗与 加 固 的工 程 技术 。锚 注联合支 护技 术是一 种将 现代注 浆加 固技
松软突出煤层沿空送巷技术的探索应用
§
倾 注 量ｍ 角 水 （
１ 分析 矿压 显现 规律 。 确定 合理 的煤 柱
根 据 沿 煤 层 倾 斜 方 向 的 矿 压 显 现 规 律 可 知 ， 工 作 面 回采 受 的影 响，采 空区两侧沿倾斜方 向的煤体按 应力变化 塑性 ，使 本来 不易成为 承载体 的松软煤层成 为有 效的承载体 ，保持 和提高 了煤体的 抗载能力 ， 免巷 道开挖后造成顶板失稳 而引起的离层 、 避 断裂 现象 ； 降低 了由于受片帮影响而造成 的额 外工作量 ， 同时也避 免 了采空区瓦斯 涌入 ， 造成瓦斯超限现象。
２
ｍ
内的围岩状况进行分析， 以确定合理的支护类型。
２１ 煤层注水技术 ．
∞
由于该处煤体直 接与 回采工 作面相邻 ，工作面在 回采期 问， 煤体边缘受 高应力 的作用 出现不 同程度 的变 形 、 破碎， 致使
该 区域 内的煤体 承载能力降低， 形成压力 卸载 区； 同时， １ 二 煤 层 煤 质 极 松 软 、 塑 性 差 ， 道 在 开 挖 后 极 易 偏 帮 ， 成 大 面 可 巷 造 积空顶 ， 此外 ， 由于此处煤体与采 空区相连 ， 且煤柱窄小 ， 并 极
义安 矿 矿 井 主 采 二 １ 层 为 不 稳 定 煤 层 ，煤 层 部 分 地 段 煤 有条带变薄 区 、 分叉合 并等不稳定现象 。整个工作面煤层受构
造影 响， 较破 碎 、 松软 ， 厚度变化较大 ， ０～１．０ 平均厚度 为 ４３ｍ， ４０ ｍ， ．５ 倾角 ５ ～１ 。。 ｌ 。 ５ 二 煤呈鳞 片状或粉末状 ， 玻璃光泽 ，
匕
扬
１
深 ３ ｍ， ０ 钻孔 直径 ８ ｍ， 用 Ｚ Ｇ １０防突钻机消 突钻 ９ｍ 采 Ｙ一 ５
复合顶板松软煤层回采巷道支护技术研究
２ ２ ． ４
２ ９ ． ９
１ ５ 号 煤 ３ ． ５ ／
眇质泥岩 ８ ． ０
＼ ９ ． ９ ８
２ ９ ． ０ ７
５ １ ３
２ ３ ８ ３
２ ． ５ ５
３ － ３ ５
２ ２ ． ４
３ ６ ． ８
挖巷道 ， 运算 至平衡 ， 观察巷道 变形破坏 。 巷道开挖后 ， 岩体 内原有平衡状态被 打破。计算至 ３ ０ ０步
证， 取得 了良好的 围岩控制效果 。
２ 复 合顶 板变 形破 坏过 程数 值模 拟分 析
根据掌石 沟煤矿 １ ５号煤层实 际岩层柱状参数 ， 采用美 国大 型岩土工程计算软件 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３ Ｄ建立数值模 型 ， 如图 １ 所示 。
ｌ 工作 面概 况
掌石沟煤矿 １ ５号煤层位 于太原组底 部 ， 平均埋 深 ２ ５ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ， 煤 层均厚 ３ ． ５ ｍ， 为近水平煤层 。煤岩层柱状参数见 表 １ 。由表 １ 可 知， １ ５号煤层顶板为复合顶板 ， 直接顶 为泥岩 ， 厚２ ｍ， 局部 含有 ０ ． ５ ｍ煤线 ， 易离层 冒落 ， 对巷道掘进 和顶 板控制影 响较 大。
表 １ 煤岩层柱状参数表
岩性 层厚 ， ｍ
～
柱状
… 一 Ｔ一 一
抗压强 弹性模 内聚力 内摩擦角 度／ ＭＰ ａ 量／ １ Ⅵ Ｐ ａ ， ＭＰ ａ ， （ 。 ）
３ ６ ． ４ ４ ４ ６ ２ ９ １ 】 － ８ ７ ４ ３ ． ３
图 １ 数值计算模型 模型长 １ ６ ｍ、 宽１ ０ ｍ、 高２ ２ ｍ。模型前后面 、 左面和底部分 别限制水平位移和垂 直位 移。顶部垂直应力为 ８ ＭＰ ａ ， 按均布载
复杂地质条件下煤矿巷道支护技术研究
复杂地质条件下煤矿巷道支护技术研究【摘要】在复杂地质条件下，煤矿巷道支护技术的研究至关重要。
本文首先介绍了研究的背景和意义，随后对复杂地质条件下的煤矿巷道支护技术进行了分析。
在选择支护技术方案时，需要综合考虑多种因素。
通过对应用案例的分析，可以更好地了解技术的实际效果。
技术的创新和发展也是十分关键的，可以进一步完善支护体系。
对技术的实践效果进行评价，总结了研究的成果并展望未来发展方向。
通过本文的研究，可以为复杂地质条件下煤矿巷道的支护工作提供参考和指导。
【关键词】关键词：复杂地质条件、煤矿巷道支护技术、研究意义、技术方案选择、应用案例分析、创新与发展、实践效果评价、总结、发展方向。
1. 引言1.1 背景介绍随着煤矿深部开采的不断加深和扩大，复杂地质条件下煤矿巷道支护技术逐渐成为煤矿安全生产的重要课题。
复杂地质条件包括岩层变化、构造变形、断裂发育等情况，给煤矿巷道支护工作带来了巨大挑战。
巷道支护技术的优劣直接关系到矿山安全生产和矿井使用寿命，因此研究复杂地质条件下煤矿巷道支护技术具有重要意义。
目前，我国煤矿巷道支护技术已取得一定进展，但在复杂地质条件下仍存在一些问题和挑战。
巷道变形、支护结构破坏、煤层顶板冒落等问题难以避免，给煤矿生产带来一定的安全隐患。
急需开展针对复杂地质条件下煤矿巷道支护技术的深入研究，以提高煤矿巷道支护技术水平，提高煤矿安全生产能力。
本文将围绕复杂地质条件下煤矿巷道支护技术展开深入研究和分析，探讨对策和解决方案，为煤矿巷道支护工作提供理论支持和实践指导。
1.2 研究意义研究意义：复杂地质条件下煤矿巷道支护技术研究具有重要的现实意义和科学意义。
随着煤矿深度开发的逐步加深，煤矿巷道支护面临着更加严峻的挑战。
针对复杂地质条件下煤矿巷道支护技术的研究，有助于提高煤矿开采安全性和效率，保障煤矿生产的持续稳定。
煤矿巷道支护技术的研究对于解决煤矿开采过程中遇到的地质灾害问题具有重要意义，能够有效减少煤矿事故发生的概率，保护煤矿工人的生命安全。
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收稿日期2018-09-15作者简介 王海涛（1986-），男，汉族，山西陵川人，本科，2009年07月毕业于山东工商学院，助理工程师。
松软煤层巷道支护技术研究王海涛（山西晋煤集团赵庄煤业生产技术部，山西 长治 046600）摘 要针对煤矿松软煤层巷道围岩承载构造中顶板及两帮相对薄弱问题，以赵庄煤业为研究背景，对其支护技术进行了研究设计，详细地分析了支护方式以及参数。
结果表明，该支护方式能够有效控制顶板及帮部变形，增强巷道围岩稳定性，为今后进一步研究奠定了基础。
关键词松软 煤层 巷道 支护中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.04.017Research on Support Technology of Soft Coal Seam RoadwayWang Hai-tao(Zhaozhuang Coal Industry Production Technology Department, Shanxi Jincheng Anthracite Coal MiningGroup, Shanxi Changzhi 046600)Abstract : Aiming at the relative weakness of roof and two sides in the bearing structure of roadway in soft coal seam, taking Zhaozhuang Coal Industry as the research background, the supporting technology is studied and designed, and the supporting mode and parameters are analyzed in detail. The results show that the support method can effectively control the deformation of roof and side, enhance the stability of surrounding rock of roadway, and lay a foundation for further research.Keywords : soft coal seam roadway support1 概况赵庄煤业33081胶带顺槽巷沿3#煤层掘进，其最小、最大以及平均厚度分别是4.56m 、4.96m 、4.70m ，其最小、最大以及平均倾角分别是0.8°、5.4°、3.1°。
煤层顶底板较软，见表1。
2 支护方式及参数（1）顶板支护锚索规格SKP22-1/1720-6400，由1×19股高强度低松弛预应力钢绞线构成，直径Ф22mm ，长度6400mm ，每一排垂直顶板施工5根，其排距及间距都是1200mm ，靠近帮的锚索距离帮400mm 。
钢筋托梁规格T4900×80/1480×100，由Ф14mm 的钢筋焊接构成，宽度以及长度分别是80mm 、4.9m 。
锚索托盘型号300×300×16mm ，由高强度蝶形钢构成。
（2）帮部支护锚杆规格MSGLW-500/22-2400，由高强度左旋无纵筋螺纹钢构成，直径Ф22mm ，长度2400mm 。
各帮设置5根，其排距及间距分别是1200mm 、950mm ，最上及最下部的锚杆到顶及底板的距离分别是300mm 、400～700mm 。
锚杆托盘：高强度碟型托盘，帮部由上到下首根以及其余锚杆运用的型号分别是200×300×10mm 、150×150×10mm 。
锚杆角度：各帮最上以及最下部锚杆分别向上以及向下倾斜≤10°，剩余的都垂直巷帮。
W 钢带护板：型号400×280×4mm ，最上以及最下的锚杆均不运用W 护板。
锚索：其型号是SKP17.8-1/1860-5400，由1×7股高强度低松弛预应力钢绞线构成，直径及长度分别是Ф18.8mm 、5400mm 。
各帮每间隔一排垂直巷帮设置2根，其排距以及间距分别是2400mm 、2.2m ，上部及下部锚索到顶及底板的距离分别是800mm 、1500mm 。
锚索托盘：型号300×300×16mm ，高强度蝶形托盘。
表1 顶底板状况顶底板岩石厚度/m物理力学性质岩性特征基本顶中粒砂岩12.5抗拉以及抗压强度分别是3.45~4.28MPa 、75.6~81MPa ，裂隙相对来说比较发育，表现出半张开状。
浅灰色，中厚层状，大型楔状交错层理，上部夹泥纹，垂直裂隙。
直接顶泥质沙岩0.78抗拉及抗压强度分别是2.80~3.80MPa 、87.7~102.0MPa ；抗剪强度(干)凝聚力C 值12.27MPa ，内摩擦角39.6°。
黑色，厚层状，含植物化石。
直接底中粒沙岩7.20抗拉及抗压强度分别是3.45~4.28MPa 、75.6~81MPa 。
灰白色，长石石英杂砂岩，局部相变为粉砂岩，局部可见黄铁矿小团粒。
基本底砂质泥岩2.38抗拉及抗压强度分别是0.56~0.84MPa 、57.0~81.3MPa ，抗剪强度（干）凝聚力C 值为10.2MPa ，内摩擦角39.2°。
黑灰色，薄层状，其主要是均匀层理同时伴有水平纹理，少量不完整植物化石。
33081巷道支护平面图如图1所示。
图 1 3081巷道支护平面图3 支护效果分析择取33081巷道支护后的120m 作为监测段，每间隔30m 设定一个监测站，共设3个，各监测站监测断面于顶板以及两帮各设定一个测点，见图2。
图2 巷道断面测点布置监测时分别测定AC 、BC 、AB 的长度，那么AD ：AD （1）隔规定时间段后，重新测量，再测AC 、BC 、AB 的长度分别是AC ＇、BC ＇、AB ＇，则：AD AD AD BC BC BC ′∆=−′∆=− （2）式中：ΔAD -顶板下沉量，mm 。
ΔBC -两帮收敛量，mm 。
33081巷道1、2、3号监测站分别设置于距巷道开口260m 、290m 、320m 位置，其巷道变形曲线分别见图3、图4及图5。
依照图3中1号监测站数据，巷道在开挖支护后的前9d 形变扩增的速度相对来说非常迅速，随之其速度慢慢缩减；顶板以及两帮分别于第17d 和第20d 后下沉及收敛速率缩减至0，其累计下沉以及收敛量分别是29.56mm 、44.50mm 。
依照图4中2号监测站数据，巷道在开挖支护后的前10d 形变扩增的速度相对来说非常迅速，随之其速度慢慢缩减；顶板以及两帮分别于第20d 和第21d 后下沉及收敛速率缩减至0，其累计下沉以及收敛量分别是27.79mm 、41.06mm 。
依照图5中3号监测站数据，巷道在开挖支护后的前10d 形变扩增的速度相对来说非常迅速，开挖后顶板呈现出持续下沉的趋势；顶板以及两帮分别于第20d 和第19d 后下沉及收敛速率缩减至0，其累计下沉以及收敛量分别是33.55mm 、42.48mm 。
三个测站的变形曲线走势在很大程度上表现出一致性，顶板以及两帮最大下沉以及收敛量分别是33.55mm 、44.50mm 。
巷道在开挖后运用本文提出的支护后在21d 内形变基本稳定，支护对于巷道在很大程度上起到了有效的支护成效。
（a ）顶板下沉（b ）两帮收敛图3 1号监测站（a ）顶板下沉（b ）两帮收敛图4 2号监测站（a ）顶板下沉（b ）两帮收敛图5 3号监测站4 结 论经过对33081巷道表面位移监测数据分析，可以看出巷道围岩变形量在开挖支护后的前9d 内表现出明显升高的趋势，随之其速度慢慢缩减，顶板以及两帮最大下沉以及收敛量分别是33.55mm 、44.50mm ，在21d 内形变基本稳定，维持在安全允许区间，证明选用的支护参数能够满足安全生产需要。
【参考书目】［1］ 刘新民，谢建厚.采动影响下松软煤层巷道支护技术研究[J].煤矿开采，2016，21（01）：67-69+100.［2］ 李中伟，张剑，王挺，等.深部松软煤层动压巷道变形机理与支护技术研究[J].煤炭科学技术，2015，43（11）：16-21.［3］ 程建业，赵新法.高应力松软煤层巷道支护技术研究及应用[J].煤炭科学技术，2015，43（05）：9-12.［4］ 吴培益.深部松软煤层巷道支护技术研究[J].中国高新技术企业，2015（01）：157-158.［5］ 梁洁，王磊.松软煤层小煤柱动压巷道支护技术研究及实践[J].煤炭技术，2014，33（08）：137-140.［6］ 路之浩，冯国瑞，丁国利.复合顶板松软煤层巷道破坏机理及高预应力支护技术[J].煤矿安全，2014，45（04）：92-95.［7］ 赵明洲.郭二庄矿松软煤层回采巷道中空注浆锚索支护技术研究[D].河北工程大学，2010.（上接第40页）3 结语151303工作面回采过程中，加强了两巷超前支护、工作面两巷端头支架、工作面煤壁三角区以及切顶柱等区域单体液压柱支护技术管理，对切顶柱及两端头后的采空区悬顶面积大采用顶板弱化、两巷退锚、超前深孔预裂爆破强制放顶处理顶板等措施。
该工作面自回采作业以来，有效地降低了因支护不到位、煤壁片帮、顶板局部冒落等处理支护时间和成本，保证了安全生产。