文档介绍：深部高应力围岩碎裂巷道支护技术惠功领胡殿明【天安煤业(集团)公司十二矿, 河南平顶山 467013 】摘要介绍平顶山天安十二矿深部高应力围岩碎裂巷道稳定机理与控制技术应用研究过程及取得的效果。关键词深井围岩稳定性联合支护 1试验巷道概况平顶山天安煤业十二矿是一个具有近五十年开采历史的老矿井,目前已进入三水平开发,三水平埋藏深度 870 ~ 1000m 。开采深度增加带来了越来越多的支护难题。三水平西翼回风下山布置在己 15 煤层中, 煤层厚度 ~ ,倾角 20~ 24°。煤层顶板有一层厚度 ~ 的伪顶,开巷后自稳时间短,极易风化破碎;直接顶为层理和节理发育的深灰色砂质泥岩,厚 ; 两帮为己 15煤; 底板为己 15 煤和灰色泥岩。巷道围岩的稳定性较差, 极易风化变质,从而表现出极差的力学性能。岩层地质柱状图详见图 1。该巷道原设计为矩形断面, 采用高强度螺纹钢锚杆、金属网、钢筋梯、喷射混凝土和预应力锚索联合支护。围岩由于顶板岩层已沿巷道走向形成明显的剪切断裂, 金属网和钢筋梯无预应力, 不能及时控制顶板的断裂变形和离层。因顶板破坏而无法形成有效的连续梁结构, 锚索仅起到局部悬吊作用,大大影响了锚索支护效果。由于巷道底板和底角为煤体和泥岩, 在风化和水的作用下围岩破碎和泥化、软化现象严重, 造成顶板和底角围岩出现膨胀和碎涨变形, 从而产生显著的塑性流动变形, 使巷道出现两帮下沉和内挤、顶板发生离层,进而影响巷道整体的稳定。自 2002 年开始施工的近 600m 巷道不得不重新进行密集棚支护, 造成重复投入, 严重影响了接替工期,也给安全生产埋下了隐患。为此我们 2002 年开始和中国矿业大学合作进行大埋深、高应力、碎裂围岩巷道稳定机理与控制技术应用研究。 2深井支护理论分析及方案设计在工程设计之前进行松动圈测试。测试结果表明, 顶板围岩松动圈厚度为 142 ~ 170cm , 两帮煤层松动圈厚度为 130 ~ 165cm 。该巷道围岩介于Ⅲ类一般稳定围岩与Ⅳ类一般不稳定围岩(大松动圈)之间。根据围岩松动圈实测结果,考虑到己七回风下山服务年限长,确定运用“控顶卸压”原理和配套的锚网、锚索和锚注组成的“三锚”支护技术, 解决这类巷道围岩高应力的释放问题及合理地加强两帮和底角煤体的支护, 以保证巷道支护结构的整体稳定,其技术关键有三。 1 采取合理的控顶卸压(即小断面掘进,滞后进行刷大处理,钻卸压孔等)措施。由此既让围岩中的高应力得到释放, 又尽量减少围岩的松动破坏范围, 为实施锚网和锚索主动支护创造有利条件。 2 依序实施锚网、锚索(锚索桁架)和锚注加固技术,形成了一套完整的“三锚”支护技术。由此较好地适应围岩的地质和施工条件,实现在复杂条件下应用主动支护技术,充分发挥围岩的自承载能力,大大提高支护结构的承载能力和适应性。 3 通过对巷道的底角进行加强支护提高底板岩体的承载力,有效控制巷道的底臌,保证巷道支护结构的整体稳定。 3试验巷道支护参数设计 断面形状的选择巷道为矩形断面,净断面宽× 高为 × (m ),荒断面宽× 高为 × (m )。考虑到开巷后的大松动圈围岩变形, 预留两帮围岩变形量 100mm , 则巷道净断面宽× 高为 × (m )。