巷道围岩分析与控制

1、白庄煤矿深部采区巷道围岩分析与控制 一、概况我矿现有生产水平两个，开拓水平一个，其中-150水平可采储量仅剩15万吨，-250水平的3100采区、3300采区到今年末已基本回采结束（仅余部分下分层工作面），3700采区储量尚存200万吨。3704工作面现正常回采，-430水平下组煤7105工作面预计2007年二季度出面。根据上述分析，2007年我矿140万吨的产量任务将集中在3700采区生产。因此，3700掘进任务也相当艰巨。3700采区安排3台综掘机施工，确保生产接续正常。目前，3700采区煤层埋藏深度为-309 -425m ，属于深部采区，经观察，矿压显现较为明显，根据现有技术顶板采用普通

2、18mm 螺纹锚杆支护，但部分地段锚杆出现断裂，脱帽，造成锚杆失效，顶板出现冒落、片帮，不能有效的保证安全生产。巷道支护参数手段需要加强，重新研究确定。下面选取了3704出口巷道压力一组监测数据（单位：mm ），3704出口长770m ，布置了5组顶板离层仪、位移计。观测值序号初始值2006.6.77.78.79.710.7读数变化量读数变化量读数变化量读数变化量读数变化量1离层仪15014010120201101010010955位移计02020503070208010100202离层仪1401355120151101010559015位移计01515352060258020105253离层

3、仪140130101201011551001585015位移计02020452570259525115204离层仪135130512010110109501575020位移计020205030803010020120205离层仪1401251511015850250已采位移计03030603010040从该组数据中看出，顶板下沉量和位移量均已超过了临界值，巷道压力大，变形严重，亟需改进支护工艺，确保安全生产。二、煤层顶板岩性特征分析白庄煤矿3700采区位于边界断层F1-1、F03和F24断层之间，区内构造复杂。本区内共有钻孔7孔，分别为323、380、384、357、416、63-234和98

4、-2孔。通过对钻孔取芯资料和现场已经揭露的资料对照分析，本区内的大部分钻孔取芯资料分层不细，甚至有的地层打丢，如384钻孔资料煤层顶板为老顶中砂岩，厚19.28m，巷道揭露该钻孔附近存在直接顶粉砂岩，厚1.4m，粉砂岩之上有一层厚1.0m的灰白色粘土岩，粘土岩之上为老顶中砂岩。但本区实际揭露资料有限，对本区的钻孔资料经过分析后，有取舍的采用，对有巷道工程揭露区的钻孔不予采用。为便于资料分析，根据岩层的成岩环境特征，把中砂岩、细砂岩及互层都做为砂岩处理，把薄层煤、粘土岩、粉砂岩都做为粉砂岩处理。煤层顶板中砂岩：厚7.8336.85m，灰白色，垂直裂隙发育，局部富水，以静储量为主，易疏干。上部为钙

5、质胶结，下部2.0左右为泥质胶结，形成俗称的面砂岩，遇水易变软，硬度极低。中砂岩局部相变为细砂岩或粉细互层，细砂岩硬度一般较大，粉砂岩含泥质较多，一般为泥质粉砂岩，且呈薄层状，遇水或风化极易离层脱落。互层或泥质胶结中砂岩成为煤层的顶板时，对巷道支护影响较大。煤层顶板粉砂岩：厚035.21m，灰黑色，以炭泥质胶结为主，层理不发育，以块状结构为主，一般上部较为致密，下部富含植物根茎化石，泥质成份较高，松软。局部在粉砂岩底部有一层0.10.4m的粉砂质泥岩，遇水变软，极易风化脱落，形成煤层的伪顶。本区在钻孔384附近，在沉积成岩时，古地理环境异常，在中砂岩和粉砂岩之间存在一层灰白色的粘土岩，厚0.0

6、1.0m，遇水易变软离层，形成二合顶，对顶板支护和生产安全威胁严重，支护方式和支护强度低时，很容易造成冒顶事故。 根据巷道揭露的资料对这一异常区进行了预测，在现场施工时要加强顶板探测，根据现场实际情况选取支护方式，保证安全生产。顶板岩性分布预测根据巷道揭露资料和钻孔资料综合分析，圈定粉砂岩顶区和中砂岩顶板区。有巷道资料的采用巷道资料，没有巷道资料用钻孔资料；相邻两孔顶板岩性不一致时，取两孔之间距离的1/2为零点。由于多数钻孔资料与当时的成岩环境相悖，无法解释，又无其它可靠资料，钻孔的密度较稀。因此对无巷道资料区域，仅根据钻孔资料和古成岩环境做定性分析，对圈定的范围可能误差较大，在施工时，还要以

7、实际揭露为准，选择支护方式。三、支护形式选择与支护参数的确定根据以上顶板岩性分析，选用两种支护形式：一是架棚支护，11#工字钢棚，该支护为被动支护，劳动强度大，效率低，巷道维护工作量大，不能保证掘进采场接续。二是仍选用锚网支护，重新进行支护设计，对支护参数监测、修改、完善，研究出一套适合深部采区的支护参数。1、支护参数的选择顶板选用直径20mm ，长2000mm 左旋螺纹钢锚杆；直径23mm ，长700mm 树脂药卷一块，锚固力70KN ；两帮选用直径18mm ，长1800mm 普通螺纹锚杆，树脂药卷一块，锚固力40KN ，顶部锚杆初锚力不低于120N .m。2、锚索、锚梁在巷道开门、断层带及

8、大断面处施工，仍利用锚索、锚梁支护。锚索：钢绞线直径17.8mm,长7000mm， 锚固力不小于200KN ，锚梁用11#工字钢制作配合锚索加强支护。3、支护设计（二）永久支护: 该巷道采用锚网支护作为永久支护，支护材料为左旋螺纹钢锚杆，冷拔钢丝网，配合钢带支护。根据悬吊理论计算锚杆参数：1、锚杆长度计算：L=KH+L1+L2式中：L锚杆长度，m；H冒落拱高度，m； K安全系数，一般取K=2；L1锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；L2锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；其中H=B/2f=3.6/(2×3)=0.6（m）式中B巷道开掘宽度，取3.6m；f岩石坚硬性系数，

9、砂岩取3；则L=2×0.6+0.5+0.1=1.8（m）2、锚杆株距、排距计算：a= =1.657m式中：a锚杆株排距，m；H冒落拱高度，取0.5m；Q锚杆设计锚固力，70KN/根；R被悬吊砂岩的重力密度，取25.48KN/m3；K安全系数，一般取K=2；通过以上计算，选用直径20mm，长度2.0m的左旋螺纹钢锚杆。顶板布置4根锚杆，中间2根垂直于顶板，另外2根与顶板水平外夹角为75度，顶部锚杆间距为900mm，到两帮为250mm。每邦布置三根普通螺纹锚杆（18mm，长1800mm），第一根锚杆距顶板400mm，第二根距第一根及第三根距第二根均为700mm，第一根及第二根均垂直于煤壁，第三根与煤壁下夹角为80度,排距为800mm。当围岩稳定性较差时，如遇断层破碎带等地质构造、压力大时要减小锚杆间排距。在施工过程中，为有效的监控顶班，利用顶板离层仪、位移计，对巷道变形量、位移量进行及时监测、监控，保证安全生产。四、经济效益分析参照2005年我矿3700采区煤巷平均支护费用1400元/m ，修复费用为原支护费用的30%，支护设