紫晟煤业2-1111巷道锚杆支护设计.pdf

第4 6 卷第7 期2023年7 月采矿与井巷工程紫晟煤业2-1 1 1 1 巷道锚杆支护设计煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.46 No.7Jul.2023魏先革1，阎晶雪2（1.霍州煤电集团丰峪煤业有限责任公司，山西临汾0 3 1 4 0 0；2.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院，辽宁阜新1 2 3 0 0 0）摘要：为解决紫晟煤业2-1 1 1 1 巷沿空巷道支护难题，本文对试验巷道的地质概况设立2 个围岩结构观测点，并对2 个点的顶板岩层结构与点帮煤体结构进行观测。根据围岩结构发育状况、顶板围岩与点帮孔煤体强度测试，确定顶板粉砂岩需锚杆支护强化粉砂岩强度，在巷道顶板浅部形成“锚杆围岩”联合承载结构；煤柱帮需打设锚索，防止煤柱帮发生较大的变形破坏，依据类似条件巷道（2-1 0 3 1）支护和变形情况对2-1 1 1 1 巷支护参数进行设计。该技术为2-1 1 1 1 巷道的推进与持续开采提供参考，增加支护强度，减少煤矿井下事故发生。关键词：巷道；顶板围岩；点帮煤体；锚杆；支护；地质概况中图分类号：TD353.6文献标识码：B文章编号：2 0 9 5-5 9 7 9（2 0 2 3）0 7-0 0 2 0-0 3Bolt support design of No.2-1111 roadway inZisheng Coal IndustryWei Xiangel,Yan Jingxue?(1.Fengyu Coal Industry Co.,Ltd.,Huozhou Coal Power Group,Linfen 031400,China;2.College of Sqfety Science and Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin 123000,China)Abstract:In order to solve the problem of gob-side roadway support in No.2-1111 roadway of Zisheng Coal Industry,twoobservation points of surrounding rock structure were set up for the geological survey of the test roadway,and the roof rockstructure and coal body structure of the two points were observed.According to the development of surrounding rockstructure and the strength test of surrounding rock and point hole media,it was determined that the roof siltstone should bebolted to strengthen the strength of siltstone,and a joint load-bearing structure of bolt-surrounding rock was formed inthe shallow part of roadway roof.Anchor cable should be laid on the coal pillar wall to prevent large deformation anddamage of the coal pillar wall.The supporting parameters of No.2-1111 roadway should be pre-designed according to thesupporting and deformation conditions of roadway(No.2-1031)under similar conditions.This technology provided areference for the advancement and continuous mining of No.2-1111 roadway,increased the support strength,and reducedthe occurrence of underground accidents in coal mines.Key words:roadway;roof surrounding rock;point coal body;anchor rod;support;geological profile了6 点合理的技术措施；吕致远3 分析了锚杆技术0 引言基本情况，采用修复巷道、防治底鼓等措施加强支支护设计是巷道锚杆支护的核心，很多学者对护技术；张磊通过模拟、实测、理论三者结合的此展开深入研究。曹俊才对锚杆支护预应力的力方式使顶板变形得到了有效控制；孟武峰5 为解决场进行了研究，利用数值分析与理论研究相结合的古汉山煤矿采空区下支护难题，设计“双工钢锚索方法揭示锚杆渐进托黏围岩与支护耦合应力的变梁+短梁”支护结构；祁雨鹏间为解决深部巷道围化；郭春钢 对煤矿工作掘进中支护技术进行了分岩控制，以锚索+金属网实现对巷道帮异化支护。析，通过对近几年井下巷道支护的设计特点，提出为解决紫晟煤业沿空巷道支护难题，紫晟煤业责任编辑：任伟D0I：1 0.1 9 2 8 6/j.c n k i.c c i.2 0 2 3.0 7.0 0 6作者简介：魏先革（1 9 7 3 一），男，河南滑县人。引用格式：魏先革，阎晶雪.紫晟煤业2-1 1 1 1 巷道锚杆支护设计 J.煤炭与化工，2 0 2 3，4 6（7）：2 0-2 2.20魏先革等：紫晟煤业2-1 1 1 1 巷道锚杆支护设计对2-1 1 1 1 巷进入2-1 0 1 工作面采空区影响范围前进行支护设计。设计步骤包括试验点调查，地质力学测试，类似条件巷道分析等。为2-1 1 1 1 巷道的推进与持续开采提供建议，从而增加支护强度，减少煤矿井下事故发生。12-1111巷围岩地质条件1.1试验巷道地质概况紫晟煤业位于霍州矿区，开采2 号煤层，巷道刚开口还未进入2-1 0 1 工作面采空区影响范围，巷顶底板名称基本顶直接顶伪顶直接底基本底水文地质情况：2-1 1 1 1 巷距2-1 0 1 采空区1 5m，该巷道开口前4 6 1 6 9 6 m受2-1 0 1 积水影响，积水有1 5 3 9 9 m，标高1 0 6.5 1 1 1.3 m。掘进巷道上覆砂岩裂隙水。瓦斯情况：采用分源预测法对矿井瓦斯涌出量8 进行了预测，掘进面最大绝对瓦斯涌出量0.3 5 m/min。瓦斯含量在2.1 2.3 m/t。属于类自燃煤层。在2-1 0 6 2 巷1 0 0 m和2 0 0 m处设2 个测站进行地质力学测试 9，2-1 1 1 1 巷井下位置与测站位置如图 1 所示。一采区轨道上山采区回风上山菜区回风上山2-10124一联图1 地质力学测站位置示意Fig.1 Location of geomechanical station1.2地质力学测试与分析1.2.1围岩结构观测及分析（1）第一测点观测结果。测点顶板以上0 12.9m为粉砂岩，灰色，钙质胶结，0 1.9 m有明显裂隙，完整性差，1.9 4.5 m岩层完整，4.7 5.5m为泥岩夹层，破碎，6.4 6.9 m裂隙发育，6.912.9m岩层完整；1 2.9 1 3.3 m为泥岩夹层；13.323.0m为细砂岩，呈深灰色，其中1 4.1 m为2023年第7 期道变形量较小，但与其条件相似2-1 0 3 1 巷道变形情况看，2-1 1 1 1 巷将会面临较大变形压力。2-1111巷地面标高+5 3 0 一+6 2 4 m，工作面标高+97+131m，埋藏深度4 3 3 5 1 0 m，巷道长758.36m，2-1 1 1 1 巷距2-1 0 1 采空区净煤柱1 5 m。煤岩层情况：2 号煤层为全井田可采煤层，平均厚度3.2 2 m，煤层结构1.4 8（0.3 8）1.3 6 m，倾角04，平均倾角2，2 号煤层直接顶、2 号煤层底板、2-1 1 1 1 巷煤层顶底板情况见表1。表1 2-1 1 1 1 巷煤层顶底板情况Table 1 Coal seam roof and floor situation of No.2-1111 Raodway厚度/m1.04 3.916.26 10.890 0.34.23 5.706.40 6.622-1062第一测点埋深3 9 4.7 m埋深3 8 8.3 m第二测点岩性特征深色，均匀层理，含植物根茎化石碎片，松软黑色，含较多植物化石及煤粒，均匀层理，局部含少量砂质，松软浅灰色，细粒砂状，主要为石英、长石灰黑色，粉砂质，松软深灰色，近水平层理发育，层面上有星散状白云母及黄铁矿横向裂隙，1 4.2 1 6.8 m岩层完整，1 6.9 1 8.1 m裂隙发育，1 8.2 2 1.8 m岩层完整，2 1.8 2 2.2 m为泥岩夹层，2 2.2 2 3.0 m岩层完整。巷帮煤体结构观测结果显示：测点帮孔为2 号煤层，0 7.6 m裂隙发育，特别是1.8 7.6 m煤体比较破碎，完整性差，7.6 1 0.1 m煤体完整。（2）第二测点观测结果。测点顶板0 1 1.7 m为粉砂岩，0 2.7 m裂隙发育完整性差，2.7 4.8m岩层完整，4.8 5.1 m为泥岩夹层，5.1 1 1.7 m岩层完整；1 1.7 1 2.2 m为泥岩夹层；1 2.2 2 3.2m为细砂岩，其中1 3.2 1 3.5 m裂隙发育，1 3.5 15.6m岩层完整，1 5.6 1 6.5 m裂隙发育，1 6.5 18.4m岩层完整，1 8.4 1 9.6 m裂隙发育，1 9.6 23.2m岩层完整。巷帮煤体结构观测结果显示：第二测点帮孔为2 号煤层，其中0 7.6 m裂隙发育，7.610.3m煤体完整。（3）两个测站巷道顶板和帮部岩层结构直观描述。顶板1 0 m范围内岩性为粉砂岩，灰色，钙质胶结，0 2 m有明显裂隙，在顶板5 m左右锚索支护范围内有一层泥岩夹层，厚度变化较大，需加强支护强度提高直接顶稳定性，结合2-1 0 3 1 巷破断情况，设计采用屈服强度5 0 0 MPa锚杆，直径22mm，长度为2.5 m；帮部0 7.6 m煤体裂隙发育，需加强帮部支护强度，避免帮部煤体进一步发生变形破坏。212023年第7 期1.2.2国围岩强度测试及分析从测站强度测试得出，1 0 号煤层顶板粉砂岩强度平均值为4 8.8 1 MPa，测站帮部2 号煤体强度平均值为1 8.2 3 MPa。测点帮孔煤体强度测试结果如图 2 所示。90F82889881000图2 测点帮孔煤体强度测试结果Fig.2 The strength test results of coal body in themeasuring point side hole22-1111巷道支护设计方案2-1031巷与2-1 1 1 1 巷情况类似，2-1 0 3 1 巷采用锚网梁索支护 1 0，顶锚杆每排7 根，间排距800mm800mm，帮锚杆每排每帮4 根，间排距900mm800mm；顶锚索“三、三”布置，间排距1 6 0 0 mm2400mm。帮锚索每帮1 根，距底板1 m，排距1.6 m。顶帮锚杆用树脂锚固剂，顶部锚杆及肩窝帮锚杆使用1 5 0 mm150mm10mm压制蝶形托板配合调心球，其它帮锚杆使用130mm8mm蝶形垫片。锚杆顶、帮锚梁全部“#”型联锁。顶部中间5 根锚杆、帮部下部4 根锚杆，使用“W”钢带垫片，顶部钢带顺巷道布置，帮部垂直巷道布置。2-1111巷为矩形断面，掘进宽5.2 m，高3.6m，掘进断面积为1 8.7 2 m。巷道沿2 号煤层顶板掘进。因2-1 0 3 1 巷与2-1 1 1 1 巷情况类似，煤柱尺寸相同，基于2-1 0 3 1 巷的实际情况对2-1 1 1 1巷进行初步的支护预设位置、支护预设数量、预支护方式，以便在将来开采与推进过程中提供参考依据：顶锚杆每排6 根，间排距为9 0 0 mm900mm，帮锚杆每排每帮4 根，间排距为9 0 0 mm900mm；顶锚索“三、三”，间排距1 8 0 0 mm1500mm。煤炭与化工锚索“二二间隔”，间排距1 8 0 0 mm1600mm。顶板锚杆与帮锚杆锚固方式均为树脂加长锚固。3 结 论根据上述测试结果，对2-1 1 1 1 巷支护设计提供以下参考依据。测站顶板围岩强度（力2 7：测点帮孔煤体强度（右）24121926钻孔深度/m第4 6 卷（1）从测站顶板岩层强度测试可看出，顶板粉砂岩强度为4 8.8 MPa，结合岩层完整情况，确定属于中等稳定岩层，需通过锚杆支护强化粉砂岩强度，在巷道顶板浅部形成“锚杆围岩”联合承载结构。810（2）从测站帮部煤体强度测试结果可以看出，2号煤层强度为1 8.2 3 MPa，巷道埋深较大、受动压影响，因此需要加强帮部支护，特别是煤柱帮需要打设锚索，提高煤体强度，防止煤柱帮发生较大的变形破坏。（3）根据类似条件巷道支护和变形情况（2-1031巷）的实际情况，对2-1 1 1 1 巷进行初步的支护预设位置、支护预设数量、预支护方式设计。参考文献：1 曹俊才，熬成杭，安铁梁，等.预应力锚杆支护应力场演化规律研究 J.内蒙古煤炭经济，2 0 2 3，3 6 7（2）：1-3.2郭春钢.煤矿采矿工程中掘进和支护技术的应用 J.内蒙古煤炭经济，2 0 2 3，3 6 7（2）：1 2 7-1 2 9.3吕致远.试论煤矿掘进巷道中的锚杆支护技术 J.能源与节能,2 0 1 6(5):1 6 9-1 7 0.4张磊.掘进巷道锚杆支护技术优化研究 J.能源与节能，2023,212（5):1 4 4-1 4 6.5孟武峰，董社，秦伟超.采空区下煤巷锚网索支护技术研究及应用 J1.煤炭工程，2 0 2 2，5 4（5）：5 4-5 8.6祁雨鹏.赵庄煤业1 3 1 2 1 运输巷锚网索梁联合支护技术与应用 J.山东煤炭科技，2 0 2 1，3 9（8）：3 2-3 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