下分层巷道过应力集中区支护技术

巷道过高应力区支护技术研究与应用摘要：基于矿井掘进工作面施工过程中受断层等地质构造影响，普通的锚网和架棚支护强度不能满足要求，造成巷道顶板下沉、帮部变形、底鼓等发生，提出巷道过高应力区支护技术，并应用于生产实践，验证了过高应力区良好支护效果。

关键词：断层；高应力；锚架联合支护；安全高效0引言在矿井掘进活动中，经常遇到褶曲、断层等地质构造，巷道会出现应力集中区，巷道出现顶板下沉、巷帮变形、底鼓等。

神源煤化工在遇构造影响时，矿压显现尤为明显，3208工作面、3410工作面、3109工作面等两巷掘进准备过程中均出现以上现象。

采取缩小锚杆（索）间排距、改架U型棚等措施效果甚微，采用全断面“锚网+架棚”施工时，支护效果好但支护环节繁琐，影响高效掘进。

本文以神源煤化工3106机巷为引，对巷道受断层影响过高应力去支护技术进行研究，并实践应用，保证巷道安全高效掘进。

1工作面概况3106工作面东临3108工作面（未采），南到东翼三条大巷，西临3104工作面（未采），北到邹庄煤矿与钱营孜矿边界。

工作面为32煤，层煤厚1.41m～3.08m，平均2.64m，煤层结构较简单，局部夹一层或两层碳质泥岩，夹矸厚度约为0.1～0.2m。

老顶为粉细砂岩，厚度3.06～4.64m，白灰色，细砂质结构，致密块状，层里发育；直接顶为粉砂质泥岩和煤线，厚度4.28～15.9m，以泥岩和砂质泥岩为主，含1至3层煤线，局部夹薄层细砂岩；直接底为泥岩和煤线，厚度1.65～8.48m，浅灰色～灰色，夹粉砂,较破碎,含大量植物根茎化石，局部岩石较破碎；老底为细砂岩，厚度 1.06～3.76m，灰白色，细砂质结构，中厚层状，石英、长石为主，分选差，斜裂隙发育。

3106机巷走向长1455m，巷道净宽×净高=4800×3200mm，采用锚带网索支护，综掘施工、皮带机运输、单轨吊辅助运输，巷道自2021年7月开始施工，至今已施工435m。

浅谈巷道支护方法一、概述淮北袁店煤矿属于高瓦斯、双突矿井。

巷道压力较大，施工中要强化过断层带的顶板管理工作，优化支护形式。

矿区域水文地质条件较复杂。

砂岩中高角度裂隙发育，但裂隙发育具不均一性。

且富水性较弱，煤系砂岩裂隙水处于半封闭状态，另外，构造造成的围岩破碎，其碎胀压力也容易使围岩产生碎胀变形。

对于如此大的构造应力和松散围岩，采用被动的或单一的支护方式是难以奏效的。

二、支护方式的选择为适应巷道难维护的特点，应优先选择具有如下特点的支护形式：1、直接作用于周边浅部围岩，针对破坏特点、强度弱化的原因及时有效地采取加固措施。

2、在巷道围岩的变形过程中维护，在不同阶段分别采取“护”、“让”、“支”、“限”的技术，以适应围岩的变形特征，并最大限度地利用围岩的自承能力，实现围岩稳定。

3、主动加固并直接改善围岩破裂体力学性能，以最大限度地提高围岩的承载能力，促使围岩形成整体结构。

4、由于构造应力的方向性、岩体赋存的不均匀性和分层性，巷道周围会出现一些薄弱部位，应及时采取主动支护手段，有效地强化这些关键部位。

三、巷道支护设计（一）采用的支护技术路线由于袁店矿井煤层埋藏深、地压大，地质条件复杂，根据施工单位的实际管理经验和操作技术特点及以动态分步加固、过程控制的软岩巷道综合控制思想，结合巷道难维护的特点、支护选型原则，本设计采用分段支护的思想，因地制宜，以锚网+锚索+喷射混凝土主动支护为主，多种支护方式并用，既保证巷道支护的稳定可靠，又兼顾经济合理适应快速掘进的需要。

（二）具体支护形式根据巷道围岩赋存情况，将矿区围岩稳定性分为三种区域，分别采取不同的支护形式。

1、围岩分类：围岩分类岩层描述巷道开掘后围岩的稳定状态（3-5m跨度）岩种举例类别名称Ⅰ稳定岩层1、完整坚硬岩层，不易风化2、层状岩层层间胶结好，无软弱夹层围岩稳定，长期不支护无碎块掉落现象完整的玄武岩、石英质砂岩等Ⅱ稳定性较好岩层1完整比较坚硬岩层2、层状岩层，胶结较好3、坚硬块状岩层，裂隙面闭合，无泥质充填能维持一个月以上稳定，会产生局部岩体掉落胶结好的砂岩、砾岩等Ⅲ中等稳定岩层1、完整的中硬岩层2、层状岩层以坚硬岩层为主，加有少数软岩层3比较坚硬的块状岩层围岩的稳定时间仅有几天砂岩、砂质页岩、粉砂岩、石灰岩、硬质凝灰岩Ⅳ稳定性较差岩层1、较软的完整岩层2、中硬的层状岩3、中硬的块状岩层围岩很容易产生冒顶片帮页岩、泥岩、胶结不好的砂岩、硬煤Ⅴ不稳定岩层 1、易风化潮解剥落的松软岩层2、各种类破碎岩层炭质页岩、花斑泥岩、软质凝灰岩、煤、破碎的各类岩石（三）支护形式（1）、当围岩完整，稳定性高区域如：Ⅰ、Ⅱ类岩层（即岩层完整性好，开挖后不立即支护也能保持完整，没有明显破裂和变形），采用锚网喷＋锚索＋注浆支护。

2.1 巷道围岩控制理论1907年俄国学者普罗托吉雅可诺夫提出普氏冒落拱理论[1-2]，该理论认为：巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步垮落，其上方会形成一个抛物线形的自然平衡拱，下方冒落拱的高度与岩层强度和巷道宽度有关。

该理论适用于确定巷道围岩强度不高、开采深度不是很大的巷道支护反力。

20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner [3]公式和Kastner 公式[4]。

Fenner 公式为：()[]10cot sin 1cot -⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-=ϕϕϕσϕN i R r C C P （1）式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；ϕ—内摩擦角；0σ—原岩应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径；ϕN —塑性系数，κϕϕsin 1sin 1-+=N 。

Kastner 公式为：()()ϕϕϕϕϕsin 1sin 20sin 1cot cot -⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯++-=R r C P C P i （2）式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；ϕ—内摩擦角；0P —初始应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径。

国内外巷道顶板控制理论发展很快[3-4]，我国在1956年开始使用锚杆支护，迄今为止，已有50多年的历史。

锚杆支护机理研究随着锚杆支护实践的不断发展，国内外已经取得大量研究成果[5-10]。

（1）悬吊理论1952年路易斯阿帕内科L(ouis.Apnake)等提出了悬吊理论，悬吊理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上，在预加张紧力的作用下，每根锚杆承担其周围一定范围内岩体的重量，锚杆的锚固力应大于其所悬吊的岩体的重力。

（2）组合梁理论组合梁理论认为，端部锚固锚杆提供的轴向力将对岩层离层产生约束，并且增大了各岩层间摩擦力，与锚杆杆体提供的抗剪力一同阻止岩层间产生相对滑动。

（3）减跨理论在悬吊作用理论及组合梁作用理论的基础上，提出了减跨理论，该理论认为:锚杆末端固定在稳定岩层内，穿过薄层状顶板，每根锚杆相当于一个铰支点，将巷道顶板划分成小跨，从而使顶板挠度降低。

巷道过断层支护技术发表时间：2020-11-19T14:36:15.320Z 来源：《基层建设》2020年第22期作者：苏顺福[导读] 摘要：煤矿井下掘进巷道可能遇到断层。

确保巷道安全通过断层，对于矿井采掘接替的保障具有重要作用。

内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗布尔台煤矿掘锚五队内蒙古鄂尔多斯 017200摘要：煤矿井下掘进巷道可能遇到断层。

确保巷道安全通过断层，对于矿井采掘接替的保障具有重要作用。

结合工程实际对过断层时掘进巷道支护技术开展研究，优化分析了顶板巷道掘进支护工艺，对其他煤矿类似问题的解决具有借鉴意义。

关键词：掘进巷道；断层；支护0 引言在煤矿生产和开采作业中，总会遇到过断层的问题。

当井下掘进巷道遇到断层时，受原岩应力、构造应力和覆岩重力的综合影响，巷道直接顶容易离层或垮落。

顶板岩层进而无法起支护作用，导致顶板发生冒漏。

鉴于此，结合生产实际进行有针对性的研究，总结出有效的断层掘进巷道顶板支护技术，对提高巷道的稳定性和安全性具有重要意义。

1 工程概述某矿现掘进的42205运顺位于42煤二盘区，始掘位置位于42205运顺 2联巷处。

42205运顺沿煤层底板掘进，采用掘锚机施工一次成巷并同时完成支护。

巷道断面尺寸为6000mm×3800mm（高×宽）。

图1 42205运顺2-3联巷掘进示意图巷道支护原始设计选用“左旋无纵筋螺纹钢锚杆+钢筋网+锚索+π型钢带”联合支护，一排锚杆一排锚索交替布置。

锚杆为Φ22×2200mm 螺纹钢锚杆，两米一排，一排6套。

锚索为Φ28.6×8000mm，压5200×140×8mm五孔π型钢带，从正帮起第一、三、五孔，压300×300×16mm钢板托盘，锚索间距为2400mm，两侧距帮600mm，钢带第二、四2个孔支护2根Φ22×2200mm螺纹钢锚杆，压200×140×8mmπ型托盘。

高应力软岩巷道支护及治理技术发布时间：2021-11-09T07:18:54.942Z 来源：《科学与技术》2021年6月17期作者：赵小强[导读] 根据矿井高应力松软岩石巷道支护要求的具体情况赵小强（甘肃华亭煤电股份有限公司华亭煤矿，甘肃华亭 744100）摘要：根据矿井高应力松软岩石巷道支护要求的具体情况，研究应用高强度锚杆配合钢筋混凝土、底板锚注全断面支护技术，解决高应力软岩巷道支护问题，取得了显著成效。

关键词：高应力；软岩巷道；高强度锚杆；钢筋混凝土；全断面支护；锚注1 概况华亭煤矿是一座设计生产能力400万吨/年的高产高效矿井，可采煤层为煤5层，属特厚煤层；生产水平为+840m水平，属于近水平煤层，顶板岩性多为泥岩，次为粉砂岩，局部为砂岩，属不稳定顶板；底板岩性较为复杂，有泥质胶结的中、粗砂岩，以砂岩为主，常具有似鲕状结构。

2 初设软岩巷道掘进支护情况大巷穿煤层施工进入煤层顶板后，工作面岩层松软，多为泥岩，工作面后部巷道开始底臌、拱顶下沉、两帮收敛，轨道运输系统被破坏，掘进施工困难。

为了加快工程进度，工作面继续掘进，后巷起底、打锚杆进行维修，维持正常生产，因后部巷道严重底臌，多次起底，两帮受压变形加剧，运料困难，被迫停产维修。

3、巷道破坏原因分析（1）岩石松软，地应力大。

巷道穿煤层布置，大多巷道布置在煤层顶板中，多泥岩和粉砂岩，层理发育，松软破碎，埋藏深度大，受开采和地表塌陷影响，造成地应力集中，围岩压力大，巷道掘进支护困难，易底臌、片帮、冒顶，支护难度大。

（2）锚杆长度较短，间排距大，支护强度小。

巷道采用直径20mm、长度2000mm的D20-M22-2000型高强度螺纹钢锚杆支护，间排距为800mm。

由于锚杆长度短，间排距过大，支护强度小，在强大的地应力及构造应力作用下，造成巷道底臌变形。

（3）巷道未封底，支护结构不合理。

松软岩石巷道底部松软，不能靠围岩自身形成闭合承载环，底板受力差，受压力作用引起底臌变形和两帮及顶部支护破坏，巷道多次大量起底又加剧了巷道的变形和破坏。

722021年第1期综放工作面过上覆集中煤柱应力区支护技术探析卢远成（大同煤矿集团有限公司同忻煤矿，山西 大同 037003）摘 要 以8102孤岛小煤柱综放工作面为研究背景，针对该工作面受上覆集中煤柱应力影响，巷道变形严重的问题，提出在采煤侧煤帮施工卸压孔、底板开卸载槽、地面水力压裂、巷道顶板补强支护以及单体柱超前支护加固技术和工艺，有效降低强矿压给回采工作面带来的安全风险，实现工作面的安全回采。

关键词 孤岛；综放；强矿压；支护中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2021.01.025Probing into the Support Technology of Fully Mechanized Top Coal Caving Face Passing theOverlying Concentrated Coal Pillar Pressure ZoneLu Yuancheng(Tongxin Coal Mine, Datong Coal Mine Group Co., Ltd., Shanxi Datong 037003)Abstract : Taking 8102 isolated island small pillar fully mechanized top coal caving face as the research background, in view of the problem that this face is greatly affected by the overlying concentrated coal pillar pressure and the roadway deformation is serious, it is proposed to mine in two channels coal side and floor construction pressure relief drilling, ground hydraulic fracturing, roadway roof reinforcement and support, and single column advanced support and reinforcement technology. This technology can effectively reduce the safety risks brought by strong rock pressure to the mining face, realize the safe mining of the working face.Key words : isolated island; fully mechanized top coal caving; strong coal pressure; support收稿日期 2020-08-14作者简介 卢远成（1987—），男 ，重庆荣昌区人，2010年毕业于重庆大学采矿工程专业，本科，工程师，从事煤矿安全生产工作。