厚煤层松软岩层大断面巷道沿空掘巷支护技术研究.docx

厚煤层松软岩层大断面巷道沿空掘巷支护技术研究[摘要]厚煤层松软岩层大断面巷道沿空掘巷支护技术是当前一大技术难题本文根据南屯煤矿93下02轨道顺槽工程概况对该巷道的支护方案及支护参数进行了设计。经过现场实践发现该支护起到了控顶固帮作用可以为同等条件下的工程提供类比借鉴。[关键词]厚煤层；松软岩层；大断面；沿空掘巷；支护设计中图分类号：TM文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）19-0045-011、前言厚煤层松软岩层大断面巷道沿空掘巷围岩稳定性控制问题一直是矿山支护工程中重要的研究方向国内外专家、学者对此进行了大量研究。随着煤矿开采技术的发展锚杆支护以其主动、及时等优点得到了快速发展。由于锚杆支护技术不仅可以提高围岩自身承载能力而且可以使支护结构处于围岩松动圈内一定的变形能力能起到柔性让压的作用防止围岩的进一步松动破坏。目前锚杆支护技术已经成为我国煤矿普遍采用的一种巷道支护方式给煤矿企业带来了巨大的经济和社会效益是我国现阶段煤矿巷道支护研究的重点。2、工程概况93下02轨道顺槽位于南屯煤矿九采区巷道设计长度1572.078m埋藏深度-446.8m～-664.9m工作面西南侧为九采一分区南部皮带巷；东南侧为93下01面；北东侧为九采边界皮带巷；上覆93上02采空区工作面标高-446.8～-664.9m平均-555.9m。3下煤厚2.84～3.5m平均3.14m。煤层平均倾角8°。巷道沿3下煤掘进煤层直接顶为粉砂质泥岩老顶为细砂岩直接底为泥岩老底为中砂岩。3、巷道支护设计3.1围岩类型判断及支护方式确定根据《兖矿集团公司煤巷锚杆支护技术规范》第三章第23条煤巷围岩稳定性分类标准正常地质条件下当顶板夹矸厚度达到5m时93下02轨顺为沿煤层顶板掘进的沿空巷道稳定程度属“中等稳定”围岩稳定性类别为II类；顶板夹矸厚度较小的特殊区域稳定程度属“极不稳定”围岩稳定性类别为Ⅳ类。依据上述规范参照第四章第28条（2）工程类比法巷道断面确定为矩形断面净宽4200mm净高3300mmS荒=15.75m2S净=13.86m2。设计顶板采用锚网+钢筋梯+锚索的全锚支护形式锚杆采用Φ22×2200mm的KMG500锚杆；帮部采用锚网+钢筋梯的加长锚支护形式锚杆采用Φ20×2200mm的KMG400锚杆特殊地点采取架棚锚网复合支护的方式。3.2锚网支护参数设计（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=0.55m式中：B―巷道开掘宽度取4.4；f―岩石坚固性系数取4。则L=2×0.55+0.5+0.1=1.7m（2）锚杆间、排距计算通常间排距相等取a：a=式中：a―锚杆间排距m；Q―锚杆设计锚固力150kN/根；H―冒落拱高度取0.55m；r―被悬吊岩石的密度取23.7kN/m3；K―安全系数取K=2。则a=2.4（m）通过以上计算顶部选用Φ22mm×2200mmKMG500左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆帮部选用Φ22mm×2200mm的全螺纹锚杆可以满足要求。（3）锚固长度计算：L0=式中：L0―锚固长度mm；L―树脂药卷长度1000mm；D―钻孔直径28mm；D1―树脂药卷直径25mm；D2―锚杆直径22mm。则L0=2083.33mm按照上述计算顶选用CK25100型锚固剂1支/孔帮选用CK2880型锚固剂1支/孔。（4）支护参数确定顶部每排布置6根锚杆间距840mm；帮部每排每帮布置5根锚杆间距750mm。锚杆设计锚固力：顶部≮150kN、帮部≮100kN。锚杆螺母设计扭矩：顶锚杆≮120N・m帮锚杆≮60N・m。3.3锚索支护设计（1）根据工程类比法锚索选用Φ22×5500mm高强度低松弛预应力钢绞线及配套锁具；托盘：400mm×400mm×25mmQ235A钢板制作而成。锚索长度确保锚固到稳定岩层中的长度不小于1.0m。（2）锚索设计预应力100kN设计锚固力≮180kN。（3）锚固长度计算：L0=式中：L0―锚固长度mm；L―树脂药卷长度1000mm；D―钻孔直径30mm；D1―树脂药卷直径25mm；D2―锚索直径22mm。则L0=3005mm经计算锚固剂选用CK25100型2支/孔。（4）锚索布