放顶煤回采巷道支护

放顶煤回采巷道支护时间：2008年12月8日放顶煤回采巷道支护回采巷道围岩控制回采巷道支护（锚杆、索）放顶煤工作面两巷特点及支护一、回采巷道围岩控制1．巷道围岩控制主要任务：（1）保证巷道使用期间所需的巷道形状和断面大小；（2）为保证人员和机械设备的安全和正常工作创造条件；（3）选择技术经济最为合理的确保巷道围岩稳定性的维护措施和方法。2．巷道围岩控制主要途径一、回采巷道围岩控制（1）降低围岩应力（2）提高围岩稳定性（3）选择合理的支护一、回采巷道围岩控制降低围岩应力（1）在未受采动影响的岩体内，巷道的围岩变形是由开掘巷道应力集中，以及相邻巷道的影响及其应力叠加所引起的。合理选择相邻巷道之间的岩柱宽度及巷道的断面形状，是降低巷道围岩应力，控制围岩变形的途径之一。（2）在某些特殊情况下，采用在巷道围岩内开挖卸压槽和卸压硐，采用卸压爆破等人为卸压措施，以降低由开掘巷道引起的应力集中，或者减免回采引起的支承压力的作用。一、回采巷道围岩控制降低围岩应力（3）回采引起的支承压力，不仅数倍于原岩应力，而且影响范围远达数十米到一、二百米。巷道受到回采影响后，围岩应力会成倍、甚至近十倍地急剧增长，巷道围岩变形将剧增数倍至数十倍，巷道维护急剧恶化，因此，减少或避免回采引起的支承压力的危害，是降低巷道围岩应力，控制围岩变形的主要途径。一、回采巷道围岩控制提高围岩稳定性（1）围岩性质是影响巷道围岩稳定性和围岩变形诸因素的首要因素，对巷道维护影响极大，随着开采深度的增大和受到采动影响时，即随围岩应力的增长更大。软岩巷道的围岩变形比硬岩巷道要高数十倍甚至高达百倍，巷道维护十分悬殊。因此，将巷道布置在稳定的岩层内或邻近煤层内，是控制巷道围岩变形的主要措施。（2）采用注浆、锚固、喷层、架后充填等加固巷道的围岩，是提高软岩巷道围岩稳定性的重要措施。一、回采巷道围岩控制选择合理的支护支护与围岩的关系可分为主动加固和被动承载两类，前者利用预应力锚杆、注浆等主动给围岩施加径向力，主动加固对软岩支护有重要意义。无论是主动加固和被动承载，它们的作用都是对围岩施加径向力，使围岩保持三向应力状态，以提高岩体的强度和承载能力。一、回采巷道围岩控制3．巷道围岩控制主要方法（1）巷道布置；（2）巷道保护；（3）巷道卸压；（4）巷道支护。这里主要说明巷道支护的方法。二、回采巷道支护（锚杆、索）巷道支护的主要方法有：金属支架支护锚杆支护在综放工作面中，围岩应力大，使用支架支护时，巷道变形严重支架损坏率高。二、回采巷道支护1．锚杆支护特点（1）从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支护，可以充分利用围岩的自承能力，提高巷道围岩的稳定性，将载荷体变为承载体。在相同生产地质条件下，锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式支护减少一半以上。（2）从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢材，减少材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和改善作业环境；（3）保持采煤工作面上下两道和开切眼的畅通，为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造有利条件；（4）锚杆支护巷道施工简单，机械化程度高，可大幅度降低巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率。二、回采巷道支护2．锚杆支护理论（1）悬吊理论

机理：将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。适用条件：锚杆可以锚固到顶板坚硬稳定岩层二、回采巷道支护2．锚杆支护理论（2）组合梁理论机理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象，提高其自撑能力。将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁）。在上覆岩层载荷的作用下，这种组合厚岩层内的最大弯曲应变和应力都将大大减小，组合梁的挠度亦减小。二、回采巷道支护适用条件：层状地层顶板在相当距离内不存在稳定岩层，悬吊作用处于次要地位。2．锚杆支护理论二、回采巷道支护2．锚杆支护理论（3）组合拱（压缩拱）理论

机理：在破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置锚杆群，只要铺杆间距足够小，各个错杆形成的压应力圆锥体将相互交错，就能在岩体中形成一个均匀的压缩带，即承压拱，这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载。在承压拱内的岩石径向及切向均受压，处于三向应力状态，其围岩强度得到提高，支撑能力也相应加大。

二、回采巷道支护2．锚杆支护理论适用条件：顶板无稳定岩层三、放顶煤工作面两巷特点及支护1．基本特点综放工作面回采巷道和分层综采工作面回采巷道的基本功能完全相同，即满足工作面生产系统所必需的煤流运输、材料设备运输、行人、通风、排水、供电、通讯监测、注浆防灭火等需求。但由于综放工作面回采巷道通常位于所开采煤层的底板，因此与分层综采相比，综放工作面回采巷道有以下基本特点：三、放顶煤工作面两巷特点及支护1．基本特点（1）综放回采巷道多沿底板掘进，巷道两帮与顶板均为煤体。由于煤体强度较低，顶煤与直接顶间存在软弱层面，因而巷道围岩稳定性相对降低。（2）综放开采强度大，为满足通风及设备运输的要求，综放回采的巷道断面通常大于分层开采的巷道断面，这势必要增加巷道维护难度。巷道断面一般为矩形或梯形，断面积大。（3）由于一次采出煤层厚度增大，顶煤超前变形、位移和破坏，矿压显现增强，尤其是沿空掘巷道并行端头放顶煤时，其矿压显现将更加剧烈。三、放顶煤工作面两巷特点及支护2．综放工作面沿空掘巷围岩应力分布规律如图1所示,当右边工作面采放后,由于煤层采放厚度大,冒落矸石和剩余浮煤难以充满采空区,老顶下沉并在采空区边缘发生断裂,煤体上的顶板弯曲并以一定角度向采空区倾斜,侧向支承压力向煤体内转移.在顶板弯曲下沉、支承压力转移过程中,边缘煤体被破坏,形成一定厚度的破碎区,同时,在煤体边缘一定范围(一般0~7m)内形成应力降低区,为沿空掘巷创造了有利条件.三、放顶煤工作面两巷特点及支护2．综放工作面沿空掘巷围岩应力分布规律由于巷道掘出后在围岩内形成破碎区,此时,煤柱两侧均存在破碎区,承载能力较小,而左边工作面采放时,形成超前支承压力,在超前支承压力的作用下煤柱进一步压缩破碎,使顶板再一次发生断裂,巷道压力及变形量急剧增加.因而综放工作面沿空掘进的巷道在受到工作面超前支承压力作用前维护较容易,受到超前采动支承压力作用时维护困难.三、放顶煤工作面两巷特点及支护3.综放工作面沿空巷道支护（1）锚杆支护巷道锚杆支护围岩理论认为：锚杆和围岩是相互作用的统一体，应将锚固体作为统一的承载结构来分析。可有效地提高锚固体的力学参数,包括锚固体破坏前后的，,尤其对岩体内摩擦角有显著提高,而内聚力的提高幅度不大,锚固区域内岩体的峰值强度和峰后强度均能得到强化.锚杆支护使围岩由二向或单向应力状态转变为三向应力状态,从而提高围岩的承载能力,改善巷道的维护状况.锚固体的强度可按下式计算,即：三、放顶煤工作面两巷特点及支护3.综放工作面沿空巷道支护(1)(2)式中,——锚固体极限强度,MPa;——锚固体残余强度,MPa;——锚杆提供的支护强度,MPa;——锚固体极限强度时的内聚力,MPa;——锚固体极限强度时的内摩擦角,(°);——锚固体残余强度时的内聚力,MPa;——锚固体残余强度的内摩擦角,(°).三、放顶煤工作面两巷特点及支护3.综放工作面沿空巷道支护由式(1),(2)可见,

,随着,,,的提高而提高,尤其是的提高对围岩强度提高影响更为显著,因此采用高预紧力、高强锚杆可显著提高围岩强度,提高围岩承载能力.三、放顶煤工作面两巷特点及支护3.综放工作面沿空巷道支护(2)让压支护综放沿空掘进巷道两帮、顶板均为强度较低的煤体,虽然高强锚杆支护提高了围岩的强度,但在超前支承压力的作用下,即使很大的支护阻力也难以避免围岩产生较大的变形,另外由于回采巷道服务时间短,对巷道断面