断层破碎带高应力软岩巷道支护技术.pdf

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1、2014年第39卷第3期能源技术与管理Vol_39No．3EnergyTechnologyandManagement85deft：10．39696．issn．1672—9943．2014．03．031断层破碎带高应力软岩巷道支护技术张永忠(华宁焦煤集团有限公司，山西临汾041000)[摘要]断层带支护一直是煤矿支护的难题。根据山西华宁焦煤崖坪煤矿回风大巷掘进过程中探测到一条落差达到24．3m的正断层，研究了锚网支护作用机理，以及断层破碎带锚网支护技术关键。现场实施围岩监测结果表明，掘进该断层带时，围岩变形得到了有效控制。[关键词]断层破碎带；高应力软岩巷道；锚网支护；关键支护技术[中图分类号]

2、TD353[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2014)o3-0085一O20引言2断层破碎带锚网支护技术山西华宁焦煤集团崖坪煤矿为设计生产能力破碎煤岩体的锚杆支护机理主要有以下3个300万t／a的大型矿井，井田面积约24．82km，目方面，一是可提高围岩的峰值强度和残余强度，内前矿井主要开采2煤层。为满足矿井生产需求，聚力及内摩擦角等岩性参数；二是改善围岩应力经华宁公司各级领导研究决定对崖坪煤矿原北下状态，锚杆的轴向力将围岩由二向应力状态转变山回风巷、胶带巷进行延深，并于2013—01掘进北为三向应力状态，锚杆的切向力可提高结构弱面回风大巷、北运输大巷和北辅助运输大巷三条主的抗剪

3、能力阻碍围岩沿结构弱面的相对滑动；三要开拓巷道。该矿之前一直采用的是工字钢支护，是通过锚杆的主动支护，围岩变形能得到释放围北回风大巷首次采用锚网支护，掘进中探测到了岩的应力水平得以降低的同时，围岩保持了较大一条落差达到24．3m的正断层，如何采取合理的的残余强度，能够有效的控制围岩变形]。支护方式渡过断层带，该矿尚无类似施工经验，而断层带一般水平应力较高，顶板容易产生剪且断层带支护一直是煤矿支护的难题。切滑移面，支护不合理将会导致破裂岩体沿破裂面滑移及导致顶板冒落，锚杆支护改善了巷道围1工程概况岩应力状态，显著提高围岩残余强度，促进围岩稳北回风大巷净断面为4．5m×3．5m，掘进断定。顶板承载

4、能力的提高以及锚杆的抗剪作用减面为4．8m×3．75m，巷道掘进揭露巷道围岩以粉小了顶板冒落失稳的可能性]，断层带锚网支护砂岩为主，含有少部分2煤夹层，实验室实验发主要技术如下：①采用高强度锚杆支护系统。采用现岩体取芯率不高，QRD岩石质量指数水平不高强度锚杆支护系统的巷道具有较大的刚度和强高。由北回风大巷取完整岩块进行实验室单轴试度，承受载荷能力强。②锚杆应采用全长锚固或加验，粉砂岩块单轴抗压强度为78．6MPa，硬度系长锚固方式。端头锚固难以保证在巷道围岩软弱数6．04，2煤单轴抗压强度为7．6MPa，硬度系数破碎情况下树脂锚固剂与破碎岩体粘结力。③顶0．76。虽然完整岩块强度较大，但是此

5、类岩体裂隙板小孔径锚索加强支护。如果顶板岩体发生较大离发育，岩体整体性不高，以及煤夹层影响下，岩体层，达到一定程度会产生顶板垮落的隐患，为防止的抗压抗拉强度、内聚力和内摩擦角均减小。尤其冒顶事故，应采用预应力锚索加强支护。④高预紧北回风大巷受到断层构造带的切割影响，岩体原力。合理的锚杆(索)预紧力，则能够防止支护初期生节理、裂隙进一步发育，伴随新结构面的产生，围岩出现明显离层，18ITIm螺纹钢锚杆预紧力岩体将沿结构面产生离层和滑动，岩体更加破碎，不低于35kN，对应锚杆螺母预紧力矩为200N·m；岩体整体强度进一步削弱，根据断层带附近安装22mm螺纹钢锚杆预紧力不低于50kN，对应锚的顶板锚

6、索测力计测量站结果，由于顶板表层的杆螺母预紧力矩为250N·m；17．8mm锚索预破碎岩层的离层使锚索载荷增加明显加快。紧力不低于70kN。2014年6月张永忠断层破碎带高应力软岩巷道支护技术Feb．．2014北胶带回风大巷顶板锚索采用5花眼布置3断层破碎带锚网支护参数形式，即成组锚索和点锚索交替布置，锚索托板采北胶带回风大巷断层带支护断面如图1所示。用250mm×250mm×12mm平托板。顶锚索规格为17．8x6300mm。顶锚索问排距1800mm×950mm，要求每个锚索孔使用1支K2350(头部)和2支Z2350树脂锚固剂，且锚索预紧力不得低于70kN，另外若巷道掘进过程中发现顶板极为

7、破碎，锚网支护后护表效果不佳，应在锚网支护的基础上进行工字钢支护，提高巷道的护表效果。4支护效果分析按照上述支护方案施工后，为检验支护效果，设置观测站对巷道表面位移量进行观测。观测的结果显示，巷道两帮和顶底板位移在支护完成2个月左右趋于稳定，巷道顶底板移近量较大，顶底板最大移近量达到了120mm，巷道两帮变形量很小，两帮最大位移量仅67mm，平均变形速率约图1北胶带回风大巷断层带支护断面1．12m