急傾斜煤層回采巷道破壞機(jī)理與支護(hù)技術(shù)探究

1、急傾斜煤層回采巷道破壞機(jī)理與支護(hù)技術(shù)探究摘 要：針對急傾斜煤層回采巷道變形破壞獨特性以及巷道難支護(hù)問題，文章討論了急傾斜煤層回采巷道的破壞機(jī)理以及有效的巷道控制措施，并結(jié)合工程實際，分析了錨梁網(wǎng)結(jié)合支護(hù)在急傾斜煤層回采巷道支護(hù)中的應(yīng)用；結(jié)果說明：通過巷道斷面優(yōu)化與支護(hù)參數(shù)的改變，巷道圍巖變形量與變形速度得到了有效控制，滿足了巷道的使用要求。關(guān)鍵詞：急傾斜煤層；回采巷道；破壞機(jī)理；支護(hù)1 急傾斜煤層回采巷道破壞機(jī)理根據(jù)眾多理論研究與工程理論得出，急傾斜煤層回采巷道圍巖變形特征表現(xiàn)出非對稱性，巷道變形集中區(qū)域主要為上頂角、頂幫、底幫以及下底角。當(dāng)巷道進(jìn)展掘進(jìn)開挖時，由于圍巖應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，導(dǎo)致

2、被開挖區(qū)域成為應(yīng)力釋放打破口，圍巖變形量急速增加，并造成嚴(yán)重的剪切拉伸破壞。由于煤層傾角較大，導(dǎo)致巷道圍巖受載不均勻程度明顯大于緩傾斜煤層，使得底板下滑與頂板下沉現(xiàn)象比較明顯；受頂?shù)装暹\動以及圍巖應(yīng)力分布影響，急傾斜煤層回采巷道圍巖出現(xiàn)顯著的非對稱變形。因此，急傾斜煤層回采巷道支護(hù)重點在于對關(guān)鍵部位頂?shù)讕蛡?cè)上部以及頂板加強支護(hù)，改變此區(qū)域受力狀態(tài)，增強其抗剪切才能。2 急傾斜煤層回采巷道控制巷道發(fā)生破壞的根本原因在于支護(hù)或支護(hù)所形成的承載構(gòu)造的支護(hù)強度低于圍巖應(yīng)力，致使圍巖出現(xiàn)頂板下沉、兩幫變形與底板鼓起。對于急傾斜煤層巷道穩(wěn)定產(chǎn)生影響的因素主要有三個方面，即巷道圍巖強度、圍巖應(yīng)力值及分布狀況

3、、支護(hù)承載才能。因此，急傾斜煤層巷道控制重點在這三方面進(jìn)展。2.1 進(jìn)步圍巖自身承載才能巷道上覆巖層重量以及圍巖變形所造成的壓力，大多由圍巖構(gòu)造自行承擔(dān)，而由巷道支護(hù)體所承擔(dān)的載荷較少，而巷道支護(hù)的目的旨在控制圍巖變形，保證圍巖體的承載才能，因此對于巷道支護(hù)設(shè)計應(yīng)充分發(fā)揮圍巖的自承才能。巷道圍巖承載才能進(jìn)步常見的措施主要有三種：圍巖注漿，注漿的作用可以膠結(jié)破碎圍巖成為整體，改變破碎圍巖的物理力學(xué)特性，并為錨桿、錨索支護(hù)提供可靠的著力根底。錨網(wǎng)索支護(hù)，錨網(wǎng)索支護(hù)可以顯著進(jìn)步破碎圍巖的剩余強度，進(jìn)而形成主次承載拱構(gòu)造，共同承載圍巖應(yīng)力，控制圍巖變形。關(guān)鍵部位補強，煤礦巷道由于受地應(yīng)力分布的影響，存

4、在嚴(yán)重的非對稱變形現(xiàn)象，究其原因，主要是由于區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力集中造成的。針對此類問題，應(yīng)有目的地對巷道易變形破壞部位進(jìn)展補強加固，如增加錨桿錨索打設(shè)數(shù)量、注漿加固等。2.2 轉(zhuǎn)移圍巖應(yīng)力，改善圍巖應(yīng)力的分布條件對急傾斜巷道圍巖受力分析可知，巷道附近存在明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。為維持巷道圍巖穩(wěn)定性，回采巷道布置與支護(hù)中應(yīng)采取措施降低或轉(zhuǎn)移圍巖高應(yīng)力，改善圍巖應(yīng)力分布狀況。可行的措施有三種：合理留設(shè)保護(hù)煤柱尺寸，保護(hù)煤柱的設(shè)計尺寸對于回采巷道圍巖應(yīng)力分布有著顯著的影響，足夠?qū)挾鹊拿褐梢允瓜锏捞幱趹?yīng)力降低區(qū)或原巖應(yīng)力區(qū)，但煤柱留設(shè)過寬易造成煤炭資源的損失，對于保護(hù)煤柱的留設(shè)應(yīng)綜合考慮支護(hù)方式、資源回收等方

5、面。爆破卸壓，爆破過程可以消耗部分圍巖彈性能，且爆破形成的大量爆破裂隙可以吸收一定的應(yīng)力變形，將圍巖彈性能轉(zhuǎn)移至深部圍巖大構(gòu)造。巷道斷面形式的合理選擇，合理選擇巷道斷面形狀對改善圍巖應(yīng)力分布、進(jìn)步圍巖承載才能有著重要意義。2.3 改善支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)選擇的不合理性易造成支護(hù)效果達(dá)不到預(yù)期要求，產(chǎn)生劇烈的圍巖變形現(xiàn)象。急傾斜煤層回采巷道支護(hù)中應(yīng)用較多的支護(hù)方式為錨網(wǎng)支護(hù)，以錨網(wǎng)支護(hù)為例，支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化改善內(nèi)容主要包括錨桿預(yù)緊力、直徑、長度、安裝角度以及間排距等，此外與錨網(wǎng)支護(hù)相關(guān)的鋼筋梯子梁、托盤、樹脂藥卷等亦對錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)有著明顯的影響。3 錨梁網(wǎng)結(jié)合支護(hù)在急傾斜煤層回采巷道支護(hù)中的應(yīng)用3.1

6、 工程概況3.2 支護(hù)方案設(shè)計回采巷道斷面優(yōu)化。為改善急傾斜煤層回采巷道圍巖受力條件，設(shè)計將15403工作面回采巷道原斷面梯形優(yōu)化巷道斷面為三心拱形，新巷道斷面尺寸為：底寬×中高=2 500 mm×2 000 mm。底板不支護(hù)?？紤]回采巷道效勞年限較短，且巷道底板為強度較低的軟巖，設(shè)計巷道底板不采用支護(hù)。對特殊地質(zhì)條件下底鼓量較大的巷道區(qū)段，設(shè)計采用臥底方式返修。3.3 工程支護(hù)效果3.3.1 圍巖變形分析巷道變形曲線如圖2所示，分析巷道變形量可知，在間隔 掘進(jìn)工作面020 m的范圍內(nèi)，巷道圍巖變形量逐漸增加，根本上成一定比例正相關(guān)關(guān)系；掘進(jìn)工作面20 m之后，工作面變形量

7、增長幅度明顯降低，到35 m后變形量不再增加。兩幫與頂?shù)装宓淖冃瘟扛揪S持在113 mm與86 mm，且兩幫變形量始終大于頂?shù)装逡平俊?.3.2 變形速率分析分析兩幫及頂板板變形速率曲線如圖3所示，可知，兩幫變形速率與頂?shù)装逅俾首兓€根本保持一致，變形速率曲線峰值出如今距掘進(jìn)工作面前方7 m處，兩幫與頂?shù)装遄冃嗡俾史逯捣謩e為10 mm/d與8 mm/d。35 m之后變形速率曲線根本保持一程度直線，符合圍巖變形量曲線。巷道圍巖變形表現(xiàn)出底板側(cè)幫變形量大，符合急傾斜煤層回采巷道變形特點。綜上分析可知，巷道整體變形量較小，均在平安變形允許范圍之內(nèi)，掘進(jìn)工作面后25 m之后，變形量與變形速率均保持在一穩(wěn)定狀態(tài)?；夭上锏雷冃畏€(wěn)定后的斷面尺寸為：到達(dá)巷道使用條件，說明巷道支護(hù)效果良好。4 結(jié) 語急傾斜煤層回采巷道破壞機(jī)理主要為頂板下沉與底板下滑引起巷道的非對稱變形，變形區(qū)域主要集中在上頂角、頂幫、底幫以及下底角。對于此類巷道的圍巖控制應(yīng)在研究區(qū)域圍巖運動規(guī)律及特征根底上，有針對性地對選擇巷道支護(hù)方