大同矿区石炭系岩浆岩侵入特厚煤层巷道支护技术.pdf

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1、2011年第2期煤矿支护21石家庄中煤杯参评论文大同矿区石炭系岩浆岩侵入特厚煤层巷道支护技术牛福龙[大同煤矿集团有限责任公司，山西大同037003]摘要为了维护大同矿区石炭系岩浆岩侵入特厚煤层的巷道顶板稳定，根据锚杆支护机理的分析，采用了高预紧力锚杆和鸟窝锚索支护技术。把锚索的锚固端加工成“鸟窝”形状，提高了锚索在软岩中的锚固力，使锚索的支护作用得到充分发挥。施工实践证明：给锚杆施加较高的预紧力，不仅保证了锚杆系统的及时早期支护效果，控制早期变形；可以减少和消除拉应力和顶板离层，保证顶板稳定。高预紧力锚杆和鸟窝锚索支护技术有效地解决了大同

2、矿区石炭系受岩浆岩侵入特厚煤层巷道支护难题，使大同矿区的软岩巷道支护技术水平上了一个新台阶。关键词岩浆岩侵入特厚煤层支护技术杆、锚索联合支护方式，由于顶板煤层厚度1概况大且结构复杂，所以维护难度大。随着大同矿区侏罗系煤炭资源的不断枯2支护理念竭，逐渐进入石炭系煤层的开采。石炭系煤层受岩浆岩侵入比较严重，岩浆岩主要为煌科学的锚杆支护设计，是使每一根安装斑岩。煌班岩以岩床形式侵入煤层，高温炽的锚杆都发挥它的最大作用。与其它支护相热的岩浆携带大量气体由地壳深处沿断裂通比，锚杆支护的最基本点是在一定范围的围道上升到煤系地层中。遇到上部未断裂的岩岩

3、中，通过锚杆支护系统对围岩主动施加主层迫使岩浆先由上部强度较小的煤层顺层侵动力，实现对围岩实现主动早期支护，以增入，依次侵入2、3、5号煤层中。受岩浆直加围岩的强度和自承载能力。锚杆支护和其接侵入段的煤层被熔融，附近未被直接侵入他支护的最大区别就是锚杆是主动和早期支的煤层则受其高温烘烤，使煤层物理、化学护，而主动早期支护的源泉就是预紧力。没性质发生变化，导致煤层有益厚度变薄，灰有预紧力的锚杆支护作用只能是简单的悬分增加，利用价值相对降低。吊，和一般棚子支护没有什么太大的差别。虎龙沟煤矿主采5号煤层，其煤层厚度锚杆支护系统在整个支护期间所受

4、的力不仅较大，受煌斑岩侵入后煤层结构变复杂，煤仅包括预紧力，而且包括围岩变形过程中所层在垂直方向上由原来单一的正常煤自上而产生的变形附加应力。所以锚杆的预紧力是下形成了煌斑岩、硅化煤、混煤、正常煤等支护设计最主要参数。多种成份的非常复杂的结构。煤层中上部的煌斑岩变成了坚硬的岩石，而混煤结构却较3工程应用疏松、性脆易碎，属特殊的软岩类型。5号煤层采用综合机械化放顶煤采煤工艺，准备3．1开采条件巷道和回采巷道均沿煤层底板掘进，采用锚大同煤矿集团公司虎龙沟煤矿5号煤层22煤矿支护2011年第2期位于2号煤层下52．64～66．38m，平均数大于

5、1．2的范围内是安全稳定圈。为了锚57．8m，全井田稳定赋存并可采。因受岩浆固到松散破碎带以外的稳定岩层中，锚杆的岩侵入影响，结构复杂，井田中至西部煤层长度应在2000~2200mm之间。均有变质，夹矸大部分为高岭质泥岩、砂质根据围岩松散破碎圈分析，锚杆的长度泥岩、煌斑岩，夹矸层数3～33层，煤层较选为2200mm，以保证至少600mm的锚杆稳定，但厚度变化较大，煤厚20．12～锚固在稳定围岩中。45．23m，平均32．50m，正常纯煤厚度0．303．2．2锚杆预紧力的确定～13．9Im，平均5．80m。顶板岩性以砂质锚杆预紧力是体现锚杆

6、支护的主动性、泥岩为主，局部为高岭岩、炭质泥岩、煌斑及时性的重要指标，对巷道的支护效果起着岩，底板为砂质泥岩，局部为砂岩、煌斑决定性作用。其首先可以压实浮煤浮矸，保岩。证锚杆系统的及时早期支护效果，控制早期5号煤层采用综合机械化放顶煤采煤工变形；另一方面可以减少和消除拉应力和顶艺，东轨道大巷沿5号煤层底板布置，设计板离层，保证顶板稳定。断面为矩形，长度1500m，掘宽4400mm，锚杆长度为2200mm，锚杆排距选取掘高3500mm，采用锚杆、锚索联合支护，820mm，顶板锚杆每排6根，建立模型，顶板煤层厚度大，破碎易冒落，既影响掘进通过

7、改变模型中锚杆的预紧力，进行了一系速度，又给安全带来隐患。东轨道大巷是辅列的模型运算，最终获得合理的安装载荷的助运输的主要通道，所以，该巷道支护设计大小，以达到无离层、顶板中的拉应力最小是矿井实现早日投产的关键。的效果。3．2巷道支护设计(1)预紧力10kN3．2．1锚杆的长度确定模型中锚杆施加10kN的预紧力。分析采用Ansys数值模拟软件，根据5号结果显示巷道顶板有较大的拉应力分布区，煤层顶底板岩层综合柱状图及各围岩的力学在1．2m的顶板范围内有数个离层发生。参数，建立有限元模型，经分析计算得出摩(2)预紧力20kN尔库仑安全系数SF

8、，如图1模型中锚杆预紧力为20kN时，巷道顶板仍有较大的拉应力分布区，在0．3m深处的顶板离层闭合，但在0．6m、0．9m、1．2m深的顶板离层仍然存在。(3)预紧力30kN模型中锚杆预紧力为