B060201 高应力区回采巷道的联合支护

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1、高应力区回采巷道的联合支护金志刚程绪友李智（大雁煤业公司生产技术部，内蒙古呼伦贝尔021122）摘要介绍大雁矿区在高应力区综放回采巷道中应用锚杆、锚索联合支护技术的经验。关键词高应力区回采巷道锚杆、锚索支护大雁煤业公司二矿现已采到二水平+250水平。二水平30#2分层305区段综采工作面回采巷道没等圈完、移交就开始前掘后修，回采时边采边修，已严重影响到安全生产，是大雁煤业公司二矿巷道支护的一大难题。因此研究与探索二矿高应力30#运输、回风巷的合理支护技术具有重要意义，为此进行了锚杆、锚索联合支护，有效地支撑围岩，防止它的变形破

2、坏。1地质条件及围岩特征四采区305区段30#煤层为褐煤层，该煤层及围岩属于扎赉诺尔群大磨拐河组中部含煤岩段，煤的坚固性系数f值为1～3。30#煤层为特厚煤层，在该区域煤层的总体平均厚度为13.63m。30#煤层直接顶为1.50m厚的泥岩、老顶为8.55m厚的中砂岩，其直接底板为0.75m厚的砂质泥岩、老底为12.15m厚的含砾泥岩。含砾泥岩固结性较好，砾径在0.5～2.0cm之间，砾石分选和磨圆程度很差，泥质胶结，松散易碎。围岩特征如表1所列。围岩抗压强度均小，具有松散软弱的特点，受风化后进一步软化。表1围岩特征岩性抗压强度

3、/MPa变异系数泥岩4.5812.5中沙岩2.3331.98砂质泥岩3.9216.11含砾泥岩1.04415回风巷处于原岩地应力高应力区。大雁矿区位于伊—霍断裂间断摺位点附近，在区域地质动力场的压扭作用下，在伊—霍断裂间断摺位点附近区域产生高应力。同时它还处于海拉尔断裂和伊敏断裂尖灭点之间，在断裂尖断附近也往往产生高应力集中。这两种高应力的叠加形成了大雁矿区高应力。经过原岩地应力测定，回风巷最大主应力为11.9MPa、中间应力为5.49MPa、最小应力为4.63MPa，而250车场最大主应力为14.7MPa、中间应力为11.0

4、5MPa、最小应力为10.26MPa。由此可见随着采煤深度的增加原岩地应力也越来越大,平均增加0.017MPa，此现象在30＃305区段明显地表现出来。巷道围岩松软破碎、孔隙率大，抗压强度较低（均小于10MPa），使自身的稳定性差，裸露后立即掉顶、片帮，需要及时支护，开挖后维护困难。巷道围岩还受到开采等外力影响，作用于其顶部的应力大于煤、岩体本身的抗压强度故而围岩呈塑变状态，而随着巷道深度的增加，地应力也增加，因此呈现不稳定的塑性体。2锚杆、锚索联合支护设计2.1　设计原则中国学者朱浮生（1993）、郑雨天（1995）的研究表

5、明：当锚杆预拉力达到60～70kＮ时，就可以有效控制巷道顶板下沉量，并通过加大锚杆的间排距可以减少锚杆数量。因此应选择高性能（预拉力）锚杆配小孔径预应力短锚索支护。再者，应尽可能保护岩体原有强度，力求防止岩体松散，避免岩石出现单轴和双轴应力状态，把围岩作为承载体系的主要部分。及时喷砼封闭围岩以防岩石风化，保证锚杆和喷层与围岩形成共同体，充分发挥锚杆的加固、悬吊作用和喷层的密封、粘贴和柔性作用。2.2支护设计根据现代支护理论及其设计原则，本次支护设计按类比设计先行、理论分析校核、监控信息反馈的设计程序进行。经计算和考虑到施工条件

6、，采用长2000mm的预拉力锚杆，用1卷CK2835型和1卷K2835型树脂锚固剂卷锚固，使锚固力达到60～70kN。螺母采用快速安装放松螺母。配小孔径预应力锚索，直径24mm、长4～６m，用CK2235型、K2235型、Ｚ2235型树脂锚固剂卷各1卷锚固，使锚固力达到60～80kN。锚索预张力控制在60～80kN范围内,以保持和锚杆预拉力匹配,并克服刚度低的缺点。每间距５m安设1根锚索。同时回风巷喷射混凝土，厚度50mm。前顺槽配钢筋梯子梁(直径10mm钢筋焊制或二矿回收锚杆加工即可)。由此可构成顶板预应力支护结构，提高顶板

7、整体的抗剪强度,使其破坏不向顶板纵深方向发展；并且使顶板岩层处于横向压缩的状态,从而大大缓解或消除横向弯曲变形,形成只有纵向的微小膨胀和压缩变形,因而锚杆长度范围内和锚杆长度以上的顶板离层得以消除。支护断面如图1所示。图1支护断面示意图3支护施工在250区段30#回风巷进行了120m锚杆+锚索支护试验。由于施工难度大、工期紧，考虑到施工条件对支护参数进行了调整。锚杆长度改为1800mm，用1卷CK2835型树脂锚固剂卷端头锚固，锚固力达到60～70kN。小孔径预应力锚索直径不变、长度改为4～5m，树脂锚固剂型号、用量不变，锚固

8、力达到60～80kN。锚索预张力也控制在60～80kN范围内。锚索间距改为3.2m。后在整个工作面回采巷道推广并根据实际情况作了调整。在前顺槽将钢筋梯子梁改为钢带，并补设了锚索。在切眼大断面处的锚索调整为每隔1.6m安设2根。完工后巷道变化不大,均能满足施工要求。对回风巷和前