巷道掘进支护设计

34能源技术与管理Energy Technology and Management2017年第42卷第6期Vol.42 No.6

doi:10.3969/j.issn. 1676-9943.6017.06.016

煤矿掘进巷道支护设计分析研究

郭龙龙(西山煤电集团白家庄煤矿，山西太原030200)

[摘要]巷道在掘进期间受构造应力、采动压力等影响，施工巷道顶板出现不同程度的变 形、破碎、局部冒顶现象，不仅影响巷道掘进效率，加大巷道支护难度，而且很容易 发生重大煤矿顶板事故，所以巷道在施工前必须合理选择支护参数及支护方式。通 过对当前煤矿掘进巷道支护方式及支护参数选择进行分析，同时对当前煤矿支护 存在问题进行阐述，提出了几项合理化对策措施，为煤矿巷道支护设计提供理论依 据。[关键词]掘进巷道;构造应力；采动压力；支护设计；支护参数选择;掘进效率;顶板事故 [中图分类号]TD353 [文献标识码]B [文章编号]1672-9943(2017)06-0034-02

1概述

矿井内施工条件复杂，巷道在掘进过程中由

于受地质构造、米动、围岩压力等因素影响，施工

巷道顶板经常出现破碎、离层、局部冒顶现象，若

煤矿设计部门在巷道设计时对巷道顶板支护参数

及支护方式选择不合理，很容易造成煤矿重大事 故。根据国家煤矿安全监察局在6016—6015年对

我国大同、阳泉、淮北、平顶山等7个矿区发生的

重大煤矿顶板事故进行统计分析发现，发生煤矿

重大顶板事故主要有以下几个原因：巷道顶板空

顶距不符合《煤矿安全规程》规定，顶板支护设计

不合理，顶板支护质量不合格，顶板支护材料不合 格等，其中顶板支护设计不合理造成顶板事故占

总事故率70%以上，如表1所示。支护设计主要

包括支护参数选择和支护方式选择，所以为确保

煤矿掘进巷道安全生产，提高施工巷道顶板支护

质量，掘进巷道在施工前必须合理选择支护参数

及支护方式，及时对支护中存在问题进行分析研

某铅锌矿-60m运输大巷断面和支护设计

一、 巷道断面形状选择

该矿为铅锌矿，并且设计年产量为80万t，属于中型的冶金矿山，一般来说，其第一水平的运输大巷服务年限较长，又因其穿过中等稳定围岩，故其巷道承受地压较大。因此，根据其年产量、服务年限、承受地压等特点，在此选用拱高f0=B0/4的三心拱形断面，轨距为600mm双轨运输线路，锚喷支护作为永久支护。

二、 确定运输大巷尺寸

(一) 确定净宽B0

由《矿山采矿设计手册·井巷工程卷》（以下简称手册）查表1-3-3知：ZK10-6/250电机车长4500mm、宽1060mm、高1600mm、两轨中心距1400mm，YCC(1.2)矿车长1900mm、宽1050mm、高1200mm、两轨中心距1350mm，两者相比之下取较大值，故运输设备宽度b=1060mm，两轨中心距s=1400mm。又由手册中表1-3-2以及表1-3-1分别查得，对于冶金矿山，非人行侧安全间隙b1=300mm，人行道宽度b2=800mm。

表1-3-1 人行道宽度表 （mm）

表1-3-2 安全间隙表

运输设备 设备之间 与支护之间

冶金部门 建材部门 化工部门 冶金部门 建材部门 化工部门

有轨运输 ≥300 ≥250 ≥300 ≥300 ≥250 ≥300

无轨运输 ≥600 ≥600

皮带 ≥400 ≥400 ≥400 ≥400

表1-3-3 设备外形尺寸及线路中心距表 (mm)

运输设备 设备外形尺寸 轨距 中心距

长 宽 高

920 600 1250 冶金部门

建材部门

化工部 ≥800

≥800

≥800 >800

≥800

≥800 ≥1000

≥1000

≥1000 ≥800 ≥700

≥700 ≥10000

≥10000

≥10000 ≥10000

井下矿用架线式电机车 1.5t 2420 1090 1550 762 1400

煤矿掘进巷道支护设计

摘要：工作面的运输巷与回风巷均沿煤层走向布置，切巷沿煤层倾向布置。运输巷的用途是进风、行人、运煤，回风巷的用途是回风、行人、运料，切眼的用途是安装采煤设备、采煤。为了保证煤层开采的经济性和安全性，需要对巷道的断面及其支护进行设计。

关键词：煤矿掘进；巷道支护；设计

1煤矿巷道概况

某煤矿目前的设计生产能力为240万t/a,矿井经过了多年开采，内部已经出现了很多老窑。该煤矿中很多矿井仍然采用比较传统的采掘方式，已经无法满足高效率的煤矿开采实际需要，亟须对煤矿开采工艺进行技术升级，需要基于快速掘进技术进行煤矿开采。快速掘进技术对巷道的支护技术提出了更高的要求，需要对煤矿巷道的支护技术方案进行升级改造。另一方面，当前该煤矿的开采煤层埋藏深度普遍较浅，随着煤矿开采的不断推进，后续开采的煤层深度越来越深。煤层埋深越深意味着围岩属性越复杂，对巷道支护方案要求也越高。基于此，有必要对煤矿巷道中快速掘进支护技术进行分析和研究。

本文主要以某煤层中的回风巷道为例进行分析，煤层厚度8.50～16.23m,平均厚度13.68m,煤层倾角4.30°～13.29°,平均倾角9.40°。回风巷道整体为矩形，高度3.5m,宽度5.2m。经过地质勘察，发现该煤层巷道的围岩属性比较复杂，存在很多断层、褶曲构造比较多，使得围岩属性比较软弱，容易破碎，这在很大程度上增加了巷道支护的难度。

2煤矿掘进巷道支护设计

2.1巷道断面设计

根据工作面巷道布置以及煤层赋存情况，设计顺槽均采用矩形断面。 2.1.1皮带顺槽

皮带顺槽宽度B可由式(1)计算，即：

式(1)中，a为回采机头宽度，取3.0m;b1为回采机头距帮割透尺寸，取0.8m;c为人行道宽度，取0.8m。

将相关数据代入式(1)中，得B=4.6m。

在进行锚杆支护时，端头会裸露一部分在外，大约0.2m，而且巷道在矿山压力的作用下还会发生一定的变形。因此，巷道的宽度应该适当大一些，取为5m。为了方便巷道支护，通常情况下沿煤层顶板进行掘进。巷道断面的高度h取决于巷道内所使用的设备的最大高度，可以表示为：

煤矿掘进工作面作业一巷道布置及支护说明

第一节巷道布置

1、运输巷布置在14#煤层中，水平标高为1310.17,巷道断面为在13.641∏2（宽4.4mX高3.1m）,净断面12.6nV（净宽4.2mX净高3.0m）,巷道预计总掘进量为905m,沿煤层顶板施工。运输巷在Π402专用回风巷k11点处开门，按339°方位煤巷沿顶板掘进施工18m后按41。方位角调向开门掘进23m,再按158°方位角调向开门掘进56m后贯通11401运输巷，然后在y2点处反向开门掘进130m揭露断层后，退回至y2点前52m处向右按36°方位角开门掘进678m止

2、运输巷平面图（附图二）

3、运输巷巷道剖面图（附图三）

4、运输巷开门大样图 （附图四）

第二节支护设计

一、巷道断面

运输巷沿14#煤掘进，掘进采用矩形断面，掘进断面13.64ι∏2（宽4.4mX高3.1m）,净断面12.6Hf（净宽4.2mX净高3.0m）；

运输巷沿14#煤掘进，煤层变薄不能满足通风断面需求时，掘进改用半圆拱断面，掘进断面13.32∏Λ净断面12.38∏Λ拱基线13m,半径2.1m；顶板破碎达不到支护要求时，掘进改用架棚支护。

使用吊环式前探梁作为临时支护，当顶板完整稳定时，前探梁采用2根3寸钢管制作；当顶板破碎，巷道压力大时，前探梁采用2根矿用11#工字钢制作；前探梁长度4∙5m,用专用吊环固定在顶板锚杆上，前探梁上方用板梁木垛式接顶，并用木楔加紧；前探梁要始终处于工作状态，前探梁间距为1600mm,到迎头的端面距不得大于0.3m,前探梁上方的板梁距巷道两帮端面距不得大于0.3m。

二、支护方式

(-)临时支护

使用吊环式前探梁作为临时支护，前探梁采用2棵15kg轨道制作，长4.5m,用专用吊环固定在顶板锚杆上，前端用方木及木枇接实顶板,前探梁要始终处于工作状态，前探梁间距为800mm,到迎头的端面距不得大于0.3m,前探方木距两帮端面距不得大于0.3m,使用3根。