・１７・ 东保卫煤矿深井高应力条件下围岩控制技术研究 王鹏举 （黑龙江省双鸭山市宝山区东保卫煤矿，黑龙江双鸭山１５５１３３） 摘要：本文针对大采深条件下巷道掘进支护现状及围岩特点，提出采用高强让压锚杆、金属网、Ｗ型铜带＋锚索联合支护技术控制 深井巷道围岩持续变形的方法，并在巷道掘进实际施工中进行支护实践应用，取得较好效果。 关键词：深部工程；锚网索；联合支护 １问题提出 ａ．通过调整安装应力，使锚杆支护系统应能够控制锚固范围内 近年来，东保卫煤矿随着矿井开拓水平的逐步延伸，传统工艺 的顶板离层，这需要选择合理的锚杆类型和安装应力； 施工的巷道返修率增加，许多深部工程矿压问题，尤其是高地应力 ｂ．锚固系统应能够减少或消除顶板的拉应力区； 造成的巷道失稳破坏，冲击地压等问题开始出现。具体表现在以下 ｃ．锚杆应能够锚固在稳定的岩层中； 几个方面：ａ．深部全煤巷道维护困难。全煤巷道顶板为松软易碎的 ｄ．锚固系统应有足够的能力来控制顶板，并且在整个需要支护 顶煤，由于锚杆支护系统作用机理与稳定岩石顶板条件下的支护系 期间内不失效。 统迥然不同，在较为复杂条件下如采动影响强烈和构造应力显著 根据支护理论和支护经验，经过数值分析，确定如下支护方案： 时，导致锚杆支护巷道设计不合理性增加，失效现象增多，局部巷道 ３．１．１锚杆支护参数 不得不改为锚网与架棚联合支护。而且，巷道在回采服务期内进行 采用高强预应力可变形让压均压高强度螺纹钢锚杆支护，锚杆 改棚、卧底以及开帮等大范围维修的力度较大，严重影响了放顶煤 屈服强度为５００ＭＰａ。顶板锚杆直径２０ｒａｍ、长２４００ｍｍ，间排距为 工作面的正常推进。ｂ．在开采深度大、围岩软弱，加上受上覆工作面 １０００×８００（ｍｍ），用２卷ＣＫ２３５０型树脂锚固剂卷锚固；两帮锚杆 开采扰动的影响时，深部岩石大巷从开掘之初，底臌、两帮移近、肩 直径１８ｒａｍ、长２０００ｍｍ，间排距为９００ｘ ８００（ｍｍ），两帮用２卷 窝变形破坏较为严重，返修率增高。ｃ．深部大断面硐室群、交岔点等 Ｚ２３５０型树脂锚固剂卷锚固。 工程的支护难度进一步增大ｌ１－２１。 ３．１．２锚杆预应力 ２深井巷道变形规律与特征 根据有限元分析，提高安装应力可以减小或消除顶板中的拉应 根据统计分析，当围岩单轴抗压强度在４０～６０ＭＰａ的中硬岩 力区，可以消除顶板岩层的离层，从而取得最佳层状组合梁的效果， 中，断面在１２—２０ｍ 条件下的拱形巷道，采用常规的锚、网、喷支护 顶板锚杆安装应力最小为４０ｋＮ，两帮锚杆的安装应力不小于 形式：即锚杆直径为１６—１８ｍｍ、长度为１８００～２０００ｍｍ的Ｍｓ— ３０ｋＮ，根据不同情况调整预应力。 ＧＬＷ一３３５无纵肋螺纹钢树脂锚杆，问排距８００×８００（ｍｍ）；直径 ３．１．３辅助支护系统 ４ｒａｍ的钢筋制网，网格１００×１００（ｍｍ）；喷射１００ｒａｍ厚的Ｃ２０混凝 辅助支护系统包括鸟巢锚索、ｗ型钢带和金属网。根据地质条 土的支护结构形式时，巷道埋深与变形情况如下： 件变化、煤层采动影响及围岩松动圈的影响范围等因素，选用直径 ２．１埋深小于４００ｍ时，巷道基本稳定。使用一年后，局部有微 １７．８ｒａｍ、长８３００ｍｍ的鸟巢锚索，用２卷ＣＫ２３５０型树脂锚固剂卷 小裂缝，位移量一般不大于２０ｍｍ，不影响使用。但遇断层破碎带、 锚固，托盘为２００×２００×１０（ｍｍ）的球形锚索托盘；Ｗ型钢带使用 水平应力大于垂直应力或受采动影响的地段出现变形、破坏，需要 型号为ＢＨＷ２７０—２．７５，长度为４３００ｍｍ，通过ｗ形状及高强材料来 修复。除个别破碎岩层、破碎带外，一般不需修复或加固。 提高钢带的钢性，通过锚杆联结成为一个整体；菱形金属网可有效 ２．２当埋深在４００～６００ｍ之间时，两帮底部开裂，位移量一般 防止漏矸、漏顶，而且其自身强度还可以控制两帮变形，并可以与让 ３０～５０ｒａｍ，有少量底臌，沿拱顶或两肩呈片状或条带形剥落，局部 压锚索、让压锚杆、ｗ型钢带形成一个整体，使支护系统形成整体。 冒落露出原岩。破坏量约占２０ ３０％，需修复。修复方式一般采用 ３．２巷道支护效果分析 清除破坏部位，补打锚杆、挂网喷浆。对压力大的地段应注浆加固。 ３６煤层一５００运输巷采用高强让压均压锚杆支护，通过监控巷 ２．３当埋深在６００ ８００ｍ之间时，巷道出现底臌、底脚内移，水 道所受掘进和采煤工作面的地压影响，掌握围岩的变形规律，以确 沟挤裂，巷道顶部两肩部开裂，甚至冒落。一般３０～５０％的巷道需 定巷道的支护效果，以便及时采取措施保证矿井安全生产。矿压监 要返修，否则难以正常使用。此类巷道需要对支护结构、支护参数进 测的主要内容包括：巷道煤岩体表面位移监测、顶板离层监测、锚杆 行调整，应加锚索、锚梁或配合注浆加固。 受力状态监测、锚杆安装应力监测与锚固力监测。高强让压锚杆支 ２．４当埋深大于８００ｍ时，上述支护结构很难有效，应加强矿压 护方式与原有支护方式效果相比，巷道的变形量大大减小，整个巷 观测、地应力测试等研究工作，及时调整支护参数、结构形式，改进 道范围内受力均匀，没有出现网兜现象。采用高强让压锚杆、金属 工艺过程。对应此类巷道，需进行专项研究，预防在前。巷道变形大 网、ｗ型钢带＋锚索进行联合支护，减少巷道的维护与翻修工程 时及时调整支护设计或采用高强预应力锚杆、锚索、注浆锚杆延后 量，提高巷道的掘进速度，降低支护成本。 加固。应建立成套的支护结构预案系统。 参考文献 ３东保卫煤矿深井巷道围岩控制技术研究 『１１何满潮，景海河，孙晓明．软岩工程力学［Ｍ］．北京：科学出版社， 双鸭山矿业集团东保卫煤矿煤质优良，一直是双矿集团提高煤 ２００１． 质的关键生产矿井，由于东保卫煤矿可采煤层厚度均在２．０ｍ以下 『２１陆士良，汤雷，杨新安．锚杆锚固力与锚固技术［Ｍ】．北京：煤炭工业 且倾角在３０度以上，使其生产能力受限，大倾角回采巷道围岩控制 出版社，１９９３． 一直是影响煤矿安全生产的重要隐患。目前在３６煤层一５００运输巷 ［３］李世平．岩石力学简明教程［ＭＪ．徐州：中国矿业出版社，１９８６：９８一 掘进施工支护一段时间后，上帮煤体破碎严重，锚杆支护大部分失 ｌ】２． 去应有支护作用，为３６层回采埋下了安全隐患。 ３．１高强度让压锚杆支护系统设计 煤矿顶板是由不同层状岩体组合成的层状组合梁，为了使组合 梁达到其最佳强度，应该设计合适的锚杆长度及锚杆系统的安装应 力。达到最佳组合梁的锚杆系统设计应满足下列条件： 作者简介：王鹏举（１９８２一），男，汉族，２００７年毕业黑龙江科技学院采矿专业，本科学历，采矿助理工程师，现任龙煤控股集团双鸭山分 公司东保卫矿掘进科技术员。
