朱集矿深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术研究.pdf

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1、24煤矿支护2014年第3期石家庄中煤杯参评论文朱集矿深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术研究范明建。段昌瑞[1一天地科技股份有限公司开采设计事业部；2一煤炭科学研究总院开采设计分院，北京100013；3一淮南矿业(集团)有限责任公司；4一深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室，安徽淮南232o01]摘要针对深部矿井高地应力作用下，岩石巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的支护难题，以朱集矿一965东翼轨道大巷为工程背景，在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上，对深部高地应力复合岩层巷

2、道围岩控制技术进行研究。通过优化锚杆支护参数、合理选择护表形式与构件，实现了深部高地应力复合岩层巷道围岩的一次主动支护，有效控制了深部高地应力巷道围岩的长期持续变形，改变了深部岩巷“前掘后修、反复维修”的局面，取得了良好的现场应用效果。关键词深部矿井高地应力复合岩层围岩控制技术反复维修、多次起底，套棚修复”的状态，I前言平均返修率达到70以上。巷道掘进与维修成本最高达到2～3万元／ml_6]。近年来，深部煤炭资源开采以其开采环境的特殊随着高强超高强支护材料的开发和部分施工性、生产与地质条件的复杂性、工程灾害的机具的研制与引进，高预

3、应力、强力锚杆锚突发性和频发性，成为国内外煤矿开采领域索支护系统在多个矿区的深部高应力困难复研究的焦点。多年来，专家学者和现场技术杂巷道中得到了推广应用并取得良好的支护人员，在解决深部巷道围岩控制与支护技术效果与经济技术效益。难题方面做了大量理论研究和实践工作ll]。从巷道支护方式来看，包括俄罗2巷道围岩赋存条件斯、德国、美国、澳大利亚在内的世界主要深部煤炭开采国家，已由原来的“架棚支淮南矿区朱集煤矿北盘区一965东翼轨护、强力锚杆、组合锚杆(索)桁架”等单道大巷位于矿井一965水平，巷道埋深980一支护形式，向“锚、网、索、带、

4、喷+封～lOlOm之间。巷道所处区域地层为二叠闭式刚性支架+架后岩体注浆”相结合、集系煤系地层，位于8煤与11煤之间的泥岩、支护与加固为一体的复合支护形式发展。目砂质泥岩、中砂岩等岩层中，各岩层厚度一前，尽管俄罗斯和部分西欧国家在深部巷道般集中在0．8-lOm之间，局部为厚度2O～围岩多重高强联合支护方面进行了较广泛的30m的泥岩、中砂岩(如图1所示)。一965研究，但因其支护工艺复杂、施工速度慢、东翼轨道大巷所处层位无明显标志层，为典支护成本高等原因，未能得到广泛应用ls]。型的深部复合岩层巷道。目前，我国煤矿深部高应力巷道主要

5、多采用井下单孔多参数耦合快速地质力学以“锚网索+U钢棚”联合支护为主，部测试系统与装备对一965东翼轨道大巷围岩分矿井深部困难复杂巷道处于“前掘后修、应力环境、围岩强度及围岩结构分布状况进2014年第3期煤矿支护25岩层名称平均厚度／m岩性描述集中在3O～60MPa。巷道埋藏深度大g＼、地港l1黑色．粉末状，弱玻璃光泽暗煤和亮煤组成，O98765432—2煤14属半暗应力水平高、偏载作用显著、复合岩层岩性～半亮型变化频繁、弱面夹层多、岩体强度变化大等砂质泥岩8灰色，砂泥质结构。断口较平坦，局部夹薄层．15细砂质及菱铁，见植化碎片，

6、砂质分布不均多重复杂条件，为巷道围岩控制造成较大黑色，粉末状为主，夹少量碎粒状，弱玻璃光11—1煤135泽困难。，染手．易碎。属半暗～半亮型。砂质泥岩265灰色，砂泥质结构，平坦状断口，见植化碎片，砂质分布不均。3围岩变形特征与支护参数问题分析细砂岩8浅灰色。细粒结构，掘质胶结为主，矿物以石英长．30石为主．暗色矿物次之，局部含少量粉砂质及泥质。泥岩1灰色，泥质结构．近似平坦状断口，致密，性．303．1支护形式与变形特征脆．见植化碎片。灰自色。中粒结构。泥质结构，交错层理，矿一965东翼轨道大巷断面为直墙半圆拱中砂岩329物以石英

7、长石为主，暗色矿物次之，含少最白形，掘进断面宽度为5700mm，墙高云母片，较坚硬，见菱铁结核及泥质包体，局部富集菱铁缅粒，夹中厚层泥岩。1600mm，拱高2850mm。巷道采用“锚网泥岩O8灰色．泥质结构，近似平坦状断口，含少量粉砂质。喷”联合支护，锚杆选用直径22mm、长粉细砂岩220浅灰色，细粒结构。泥质胶结．矿物以石英长石为主，半坚硬，央薄层泥岩2500mm的高强螺纹钢锚杆，间排距均为砂质泥岩995灰色，砂泥质结构，平坦状～参差状断口，薄800mm；巷道拱顶选用直径22mm、长层状．见植化碎片，砂质分布不均。9煤0SS黑色

8、，多为块状．暗煤为主，属半暗半亮型煤6300mm高强锚索进行加强支护，每排布置泥岩2l05灰～深灰色，致密，性脆，含较多植物化石碎5根拱顶锚索，间排距1000×1500(mm)。片，夹薄层粉砂岩，具滑面构造及水平层理。局部围岩破碎时，采用U29金属