煤矿软岩巷道支护技术交流材料

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1、煤矿软岩巷道支护技术交流材料陕西煤业化工集团有限责任公司陕煤化集团整合和优化集团公司内部科技板块，成立科技发展部，与技术研究院合署办公，统一管理和指导集团公司科技工作。近年来，对陕煤化集团下属煤矿软岩巷道稳定性方面的项目公关研究主要有以下2项技术。技术一：高应力区域大断面巷道二次联合支护技术研究与应用1．支护与维护技术方面①针对软岩巷道成巷及使用期间巷道围岩将出现的两种变形问题，即在成巷初期以碎胀变形和弹塑性变形为主，巷道受动压影响期间以蠕变流变为主，提出同时采用松动圈理论和流变理论进行围岩失稳机理研究。②提出基于松动圈理论的“锚网索喷”初次支护（见图1）与基于流变理论的

2、“U型钢支架”二次大刚度高强度支护相结合的联合支护方案（技术实验曲线如图2和图3所示），实现了初次支护充分让压并调动围岩承载力及二次大刚度高强度支护以保护高承载位置应力状态下围岩体的目的，解决了软岩巷道的一系列变形问题。2．装备名称及主要技术特点方面①通过分析围岩变形破坏规律及锚网索喷支护失效机理，针对软岩巷道开巷后的初期变形和后期持续不断的变形问题，从理论上提出采用松动圈理论和流变理论相结合的方法来解决这一问题，设计了基于松动圈理论的“锚网索喷”初次支护与基于流变理论的“U型钢支架”二次大刚度高强度支护相结合的联合支护方法，充分说明了二次大刚度高强度支护原理及支护的必要

3、性，并认为采用二次大刚度高强度支护可避免处于高承载位置应力状态下围岩体的再次应变软化与蠕变劣化导致围岩体承载力的降低，减小巷道岩体偏应力，促进围岩应力向长期强度和稳定的流变应力状态转化。②基于松动圈理论和流变理论设计了适合高应力区大断面软岩穿层斜巷的二次联合支护方案，实现了一次让压支护充分让压并调动围岩承载力及二次大刚度高强度支护对处于高承载位置应力状态下的围岩体的保护作用。③对高应力软岩巷道采用二次U型钢可缩性金属支架支护方案进行了研究。3．单位巷道支护和维护成本高应力软岩巷道“锚网索喷+二次大刚度高强度U型钢支架”联合支护方法与原锚网索喷支护方法进行对比，新的支护方法

4、有效控制巷道围岩稳定，比原有支护方案节省8002.0元/m，新的支护方法具有良好的技术经济效益，而且，巷道服务期限越长，经济效益就愈加显著。通过技术经济效果分析，“锚网索喷+U型钢支架”二次联合支护方案比原有支护方案节省8002.0元/m，成本大大降低。采用“锚网索喷+二次大刚度高强度U型钢支架”支护具有较好的社会经济效益。图1.基于松动圈理论的“锚网索喷”初次支护(a)方案1(b)方案2(c)方案3图2.受动压影响软岩段锚网索喷不同支护方式巷道表面位移变化(a)方案1(b)方案2(c)方案3图3.不同支护方案下受动压影响巷道塑性区分布范围及围岩矢量变化4．工艺流程的复杂

5、性和可复制性及实际应用效果二次支护技术在一定程度上增加了巷道支护的初期投资，在实际应用二次联合支护时，应当根据巷道服务年限及围岩条件选择支护方式和支护参数，并严格控制二次支护时间，并在实践中不断总结技术经验，改进和完善支护方案。本项目研究成果解决了徐家沟煤矿高应力软岩巷道的支护问题，可在类似条件下推广，具有广阔的应用前景。5．适用条件与国内外同类研究比较，采用二次联合支护的也有报道，对高应力软岩大断面巷道采用过锚网喷初次支护、锚索加强支护、滞后注浆补强的二次联合支护形式，也有采用二次锚网喷加锚注联合支护方式等，都充分利用了工程软岩进入塑性区以后仍然具有承载力的这种特性，要

6、求支护结构与围岩变形相协调，实现耦合支护，都取得了一定的效果。本技术针对高应力大断面巷道支护后期变形量大、变形周期短、巷道返修率高的问题，在研究选择围岩松动圈支护理论基础上结合了基于流变模型的大刚度高强度二次支护理论，确定了“锚网索喷+U型钢支架”二次联合支护方案，节约了支护成本，具有较好的社会经济效益。技术二：煤矿巷道支护设计软件开发研究1．支护与维护技术方面井下设计人员在巷道支护设计方面多注重规范和经验问题，对于一些特殊的软岩巷道，依据规范和经验给出的支护参数对巷道围岩的控制力度还不够。盲目设计法对巷道稳定性产生许多不合理，对高效安全生产带来严重影响。工程技术人员不可

7、能将每条巷道的支护参数（如围岩性质、煤岩力学实验参数等）都委托高校院所科研机构进行研究分析。已有支护理论直接应用于现场，设计的巷道支护参数与实际不匹配，增加了后续巷道维护量。鉴于此，陕煤化研究院煤炭所科研人员开发设计出一套“基于多种支护理论的支护设计软件”。将各种“复杂的支护理论”转化成“算法以图形用户界面”的方式展示给现场技术人员，通过这种类似于“傻瓜相机”的方式将支护理论应用于支护实践，将理论以最直接的方式服务于实践，具有较强操作性和通用性。2．装备名称及主要技术特点方面本软件暂时命名为“一种巷道围岩支护决策系统”，其系统