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1、某矿高应力回采巷道支护设计研究 摘要:基于某矿高应力回采巷道所处的实际地质条件，分析了已掘巷道的变形状况，根据经验提出了巷道的支护方案，并通过计算机模拟确定了最优方案。该方案的实施取得了较好的效果，并迅速在该矿其它巷道推广使用。 关键词:高应力 回采巷道 支护 1. 生产地质条件 该工作面标高为:-560m-580m，埋藏深度690m710m之间。12311采面上部戊9、10煤层未开采，下部16米处为己16、17煤层。工作面所采煤层为己15煤层，赋存较为稳定，煤层结构单一，断层处煤厚可能稍有变化，厚度一般在2.914.71 m，平均3.50 m，另由于距离己16-17煤层较近，厚度不稳定，部分
2、地段与己16-17煤层合层，厚度达到6.2米。该工作面紧邻大石山背斜，煤层倾角变化较大，在大石山背斜轴部坡度较平缓，几乎在0左右，在机巷里段坡度较大，一般为11左右。煤层直接顶板大部为中厚-厚层状泥岩、砂质泥岩，局部为中厚层状细粒砂岩，厚度0.629.60m，一般36m，因12311采面紧邻大石山背斜轴，断层裂隙发育，顶板岩石破碎，岩体完整性差，大部为类，局部为类。直接底板大部分为泥岩、砂质泥岩，厚度05.50m，一般0.504.0m，平均3.43m，局部为细粒砂岩，厚度07.00m，平均厚4.63m，底板饱和抗压强度平均为20.7MPa，属松软类底板。 另外，从工作面的生产地质条件可以看出，
3、该采面开采深度在700m左右，另由于地质构造的影响，除12311工作面附近高沟逆断层外，该工作面紧邻大石山背斜，将对工作面的开采造成大的影响，因此，该工作面的开发处于高应力区域。 2. 已掘巷道变形状况分析 12311采面机巷设计长度1500m，巷道掘进亦沿煤层顶板破伪顶掘进，在掘进工作面消突的基础上目前采用钻爆法施工，巷宽4.6m，巷中高3m，净断面13.8m2，巷道采用高强锚杆锚索支护。 分析目前巷道围岩变形严重的原因主要有以下几个方面:地应力大，尤其是水平应力大;围岩岩性不一致、变形不均匀，加剧了巷道周边的变形;防突措施加剧了巷道围岩岩性的弱化;现有支护参数的不合理。 3. 锚杆设计方案
4、的确定 在锚杆支护设计中，由于现场岩性参数计原始地应力没有进行实际测量，因此，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，并进行了计算机模拟，根据现场观测后再考虑锚杆设计方案的修改。工作面机巷锚杆布置建议方案如图1、图2所示。 支护形式为锚杆锚索协调支护。顶板为7根锚杆，间距750mm，上帮5根锚杆，下帮4根锚杆，间距为800mm，锚杆排距参照间距确定为800mm。其具体支护参数为: 顶板:使用左旋螺纹钢高强锚杆，规格为222400mm，配拱形托盘和高强螺母，为配套产品。加长树脂锚固，钻孔直径为28mm，药卷规格为K2350一卷，Z2350一卷，锚固长度1.76m，顶板配以W钢带梁和
5、金属网作为辅助支护，W钢带规格同风巷，长度为4800mm，上有7个锚孔，金属网采用8#铅丝编制的经纬金属网，规格为50001100mm，相邻网搭接200mm，铁丝钮扣联结。 顶板锚索:7股高强度低松弛钢绞线制，直径17.8mm，长7.2m，有效长度7.0m，排距1.6m，锚索之间用1620号槽钢连接，槽钢长度只要大于锚索间距两侧各300mm即可，即为3600mm，锚索采用4卷Z2350树脂锚固剂锚固，锚固长度理论计算2.26m，在锚索锚固端2.2m处施加挡圈。 两帮:采用左旋螺纹钢高强锚杆，规格为202400mm，钻孔直径为28mm，加长锚固，每孔二个树脂药卷，规格为Z2350，选用金属网和W
6、钢带梁护帮，网和W规格均同顶板相同，上帮W钢带长为3400mm，下帮长2600mm。上帮金属网尺寸为3400mm1100mm，下帮金属网尺寸为2600mm1100mm。 帮锚索:7股高强度低松弛钢绞线制，直径17.8mm，长6.0m，有效长度5.5m。排距3.2m，锚索之间用1620号槽钢连接，槽钢长度只要大于锚索间距两侧各300mm即可，即上帮为2000mm，下帮为1400mm，锚索采用4卷Z2350树脂锚固剂锚固，锚固长度理论计算2.26m，在锚索锚固端2.2m处施加挡圈。 顶、帮锚索施工时均需垫加长宽合适的木托盘，以增加锚索的延伸率，木托盘和锚索铁托盘尺寸规格均同风巷相同。 如顶板完整，
7、可以试验如下方案:直径14mm的圆钢焊制的钢筋梯子梁，用大木托盘，400mm400mm，再配以大铁托盘，直径300mm，然后锁紧装置，并加强监测。 4. 施工技术要求 锚杆钻孔位置与设计误差不超过50mm;顶锚杆钻孔深度2.3m，帮锚杆钻孔深度2.0m;锚杆钻孔角度与设计角度误差小于5;采用不同凝固速度的药卷时，先放入一个快速药卷，再放入中速药卷，用螺纹钢锚杆将其送入孔底，开机后边搅拌边向孔底推进，直到锚杆接触孔底再转机1015秒为止;每根锚杆安装后，均需用大扭矩扳手拧紧，以达到预紧力。护网必须拉紧，使之紧贴巷道表面;两网搭接长度200mm，搭接段每200300mm用铁丝扣紧。锚索搅拌树脂药卷过程中不能停顿，要一气呵成，绝对不能反复搅拌，否则，已开始聚合反应的树脂分子链会遭到破坏，导致锚固实效。张拉时发现不合格的锚索，必须立即在其附近补打合格的锚索，或者用张拉器将不合格的锚索拔出，然后用钻机将原来的孔“溜”一遍，重新安装锚索。 5. 结语 目前，该方案正在工作面机巷掘进过程中使用，根据已有的巷道变形状况来看，该方案有效地控制了深井高应力巷道的大变形，保证了巷道的安全和正常使用，并大大降低了工人的劳动强度，已经在该矿其他巷道推广。 7
