采动影响巷道围岩加固技术研究

2017年第2期

采动影响巷道围岩加固技术研究

秦鹏辉

(郑州煤电股份有限公司告成煤矿生产技术科，河南 登封 452470)

摘 要

针对告成矿13221工作面回采期间对其下方大巷造成破坏的难题，根据理论分析、现场实测方法，依据不同地

质条件，不同支护方式制定差异化加固技术方案。13221工作面回采期间及回采过后大巷矿压观测结果表明，该加固方案能够满足巷道后期安全生产需求。关健词

回采 影响 巷道 加固

中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2017.02.016

Research on the mining influence roadway

surrounding rock reinforcement technology of Gaocheng coal mine

Qin Peng-hui

(Zhengzhou coal Limited by Share Ltd of Gaocheng Coal Mine Department of production technology

Henan Dengfeng 452470)

Abstract: Aiming at the problem of the main roadway damage below13221 working face of Gaocheng Coal Mine during mining, using the theoretical analysis, and the field measurement method, according to different geological conditions, different supporting methods, the differential reinforcement technology scheme were developed, during 13221 the working face mining and after mining over the roadway ,the pressure observation results show that the reinforcement scheme can meet the needs of safety production in the later stage of roadway. Keywords: recovery influence roadway reinforcement

告成煤矿13221工作面布置于-110m北翼运输大巷和-100m北翼回风大巷正上方，工作面的回采势必对工作面下方大巷造成破坏，影响大巷服务寿命。通过现场实测，理论分析，根据巷道的支护现状及巷道岩性性质不同采取差异化加固技术，制定了13221工作面回采期间大巷加固方案，该加固方案有效控制了跨巷回采区域受影响巷道的变形，为矿井可持续发展创造了条件，节约了生产成本。

-95.3m，该工作面垂直对应地面标高为+296.4~ +305m。13221工作面开采煤层为二1煤层，原生构造受滑动构造的影响而遭受破坏，层理不清，滑面及摩擦镜面发育，强度较低，煤层结构简单，煤厚变化较大。煤层倾角为5°~15°，平均9°；煤厚0~10.2m，平均3.8m。工作面布置见图1。

1 工程概况

告成煤矿13221工作面位于-110m水平北翼运输大巷、-100m水平北翼回风大巷保护煤柱内，该面西为已回采的21001、21011、21021工作面采空区，东为已回采的13031、13041、13051、13061工作面采空区，北为正在回采的13221工作面，南部无采掘活动。工作面范围内煤层底板标高为-62~

2016-11-17收稿日期

作者简介 秦鹏辉（1986-），男，河南登封人，助理工程师，学士，现就职于郑州煤电股份有限公司告成煤矿生产技术科。研究方向：矿山压力控制与软岩巷道支护。

图1 13221工作面布置示意图

由于-110m水平北翼运输大巷和-100m水平北翼回风大巷两条大巷埋深相对较浅，且巷道围岩岩性以灰岩为主，巷道围岩强度整体性较高。因此，在建井期间两条大巷支护方式以锚网喷支护为主，仅在断层构造带附近架设U型钢棚支架。

2017年第2期

2 局部巷道支护体失稳破坏原因分析

（1）采区多个工作面停采线距大巷较近，不同工作面的回采造成动压不同向，力学环境复杂。多个工作面在不同时期不同方位的回采，频繁的对巷道进行扰动影响，受不同方位动压的叠加影响，造成巷道无法短时间内趋于稳定状态，且从不同方向传递来的动压使巷道支护体失稳破坏，变形量交错叠加，造成支护体失稳破坏。

（2）巷道的布置层位不理想。受地质条件限制，巷道没有完全布置在稳定的灰岩中，局部巷道岩性较差，造成巷道围岩的自身承载能力较差。巷道一旦受到动压影响，自身的承载结构将立即破坏。

3 跨巷回采区域受影响巷道加固方案技术研究

支护结构失稳首先发生在支护结构内部最大弯曲应力大于许用应力的危险截面。因此采取措施降低支护结构危险截面处所承受的弯曲应力，不仅提高支护结构的整体稳定性，同时使得支护结构能够承载更高的载荷。从提高围岩支护承载结构稳定性角度出发，根据已研究的结果采用主动性承载及高承载能力的支护形式对原始支护体进行补强，能够更好地对支护结构进行补偿。

3.1 方案的设计

（1）当巷道位于L7灰岩层位或者巷道突破L７灰岩层位，巷道全断面为砂质泥岩时，需首先将帮、顶已经破坏的浆皮剥离或已经松动的围岩刷掉并找平，然后采用锚网进行加固，巷顶打锚索进行补强加固。

（2）对局部已采用锚网索扩巷的，需进行二次锚网加固。需首先将帮、顶已经破坏的浆皮剥离或已经松动的围岩刷掉并找平，然后采用锚网进行加固，另外需对失效锚索进行二次张拉或重新补打。

（3）对采用U型钢进行扩修或套棚加固过的巷道，采用锚索进行补强加固。

3.2 支护参数设计

（1）锚杆设计：锚杆间排距为800×800mm，底角锚杆距底板高度为1.3m左右，锚杆规格为Ф20×2400mm，每根锚杆使用2支树脂锚固剂（端头使用一支快速锚固剂），锚杆托板规格为140×140×10mm，预紧力矩不低于300Nm，托盘必须紧贴岩壁，锚杆抗拔力为70kN，安装托盘前要加钢带（如图2）。

（2）锚索设计：巷道位于L7灰岩时，每排打

353根锚索，分别位于巷中及二码线处；砂质泥岩、L6、L8灰岩时，每排打7根锚索（如图3），锚索排距为1.6m，,与巷道轮廓线夹角不小于75°，规格Ф17.8×6000mm，每根锚索采用3支锚固剂（端头使用一支快速锚固剂），锚索托板规格不小于300×300mm，预紧力不小于10kN。

图2 锚网支护断面图

图3 锚索支护断面图

3.3 施工要求

（1）采用高强度钢筋网护表，采用电阻焊技术加工的自连网，不仅焊接过程中对钢筋强度损失小，焊点强度高，而且金属网搭接部位连接方便，连接强度高，能够有效提高锚网支护系统的护表能力。

（2）沿巷道走向布置M型钢带，更于发挥锚网支护中锚杆的整体支护效果。

（3）为提高锚网支护承载结构的结构稳定性，采用小孔径高强预应力锚索实施结构补偿，不仅提高锚网基本支护形成组合梁或组合拱结构的抗变形能力，提高浅部围岩的稳定性，而且能够有效发挥深部稳定岩体的承载能力。

（4）巷道支护施工完锚索后，为防止后期锁具滑脱造成锚索报废，支护时需适当增加锚索外露长度。根据经验，锚索外露长控制在300mm左右比较合理。

（5）锚索安装后，为增大锚索支护体系的整体支护强度，增加锁头与托盘接触面积，增加锚索的整体让压空间，防止后期锚索托盘受压变形对锚索形成剪切力将锚索剪短，可在锁具与锚索托盘之间加垫锚杆托盘。

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（6）在施工过程中，遇到砂质泥岩遇水容易膨胀，无法保证锚固效果，可以采用干式打眼、外部降尘的施工方法。

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4 矿压观测结果及分析

为验证13221工作面回采期间巷道加固效果，分别在-110m水平运输大巷和-100m水平回风大巷分别的布置了13个矿压观测站，采用“十字”测点法观测。图4、5分别为锚网支护加固段及架棚巷道加固段顶板下沉量及两帮收敛量。

（1）图4监测巷道距二1煤层底板间距22m左右，位于砂质泥岩层位，原始巷道采用U型钢架棚方式支护，巷道最大顶板下沉量约114mm，两帮最大收敛量约102mm。

（2）图5监测巷道距二1煤层底板间距为24～31m，原始巷道为锚网索支护方式，监测结果表明巷道最大顶板下沉量约70mm，两帮最大收敛量约25mm。

图5 锚网支护区域巷道加固后围岩最大变形量

（3）监测结果表明，原始巷道位于砂质泥岩中，采用U型钢被动支护形式，虽采用锚杆索进行二次补强加固，但巷道变形量仍然大于原始巷道为锚网支护、采用锚网补强支护的巷道。说明被动支护巷道围岩经过长期流变，围岩松动圈向深部扩展，不利于进行二次补强。

（4）原始巷道采用U型钢架棚支护，经过二次加固后巷道变形量虽得到控制，能够满足生产需求，但从变形率看，巷道还有持续变形的可能。

5 结论

告成煤矿受13221工作面回采影响的大巷采用高强稳定型锚网索支护后，巷道的顶板、两帮围岩变形基本趋于稳定，围岩移动变形量减少，基本满足了巷道使用要求，也为类似条件下的巷道支护提供了指导意义。

图4 架棚区域巷道加固后围岩最大变形量

（上接第33页）

掘进过程中有较好的推广价值。

【参考文献】

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［1］ 刘俊轩，等.全断面光面爆破技术在坚硬岩巷掘

进中的应用[J].爆破，2014，9(3):80-84.