赵志堂--煤巷顶板离层控制原理.doc

目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc358487063"一、引言PAGEREF_Toc358487063\h3HYPERLINK\l"_Toc358487064"二、煤巷顶板离层控制原理PAGEREF_Toc358487064\h4HYPERLINK\l"_Toc358487065"（一）、顶板垮冒类型PAGEREF_Toc358487065\h4HYPERLINK\l"_Toc358487066"（二）、顶板支护失稳型式PAGEREF_Toc358487066\h5HYPERLINK\l"_Toc358487067"（三）、顶板过程控制对策PAGEREF_Toc358487067\h6HYPERLINK\l"_Toc358487068"三、承载结构形式及稳定性分析方法PAGEREF_Toc358487068\h8HYPERLINK\l"_Toc358487069"（一）、关键岩梁结构PAGEREF_Toc358487069\h8HYPERLINK\l"_Toc358487070"（二）、强化承载拱结构PAGEREF_Toc358487070\h9HYPERLINK\l"_Toc358487071"（三）、留小煤柱沿空掘巷的大小结构PAGEREF_Toc358487071\h10HYPERLINK\l"_Toc358487072"四、高强预拉力支护技术PAGEREF_Toc358487072\h10HYPERLINK\l"_Toc358487073"（一）、高性能预拉力锚杆支护技术PAGEREF_Toc358487073\h10HYPERLINK\l"_Toc358487074"（二）、小孔径钢绞线预拉力锚索梁技术PAGEREF_Toc358487074\h12HYPERLINK\l"_Toc358487075"（三）、高预拉力钢绞线桁架系统PAGEREF_Toc358487075\h12HYPERLINK\l"_Toc358487076"五、结束语PAGEREF_Toc358487076\h13HYPERLINK\l"_Toc358487077"参考文献PAGEREF_Toc358487077\h14煤巷顶板离层控制原理摘要首先提出极易离层破碎型煤巷顶板的概念，分析了该类顶板的两种垮冒现象及对应的两类锚杆支护失稳形式，进而提出基于高强预拉力支护的顶板离层控制原理和新型高性能顶板控制技术，通过分步实施高性能预拉力锚杆、顶板小孔径预拉力锚索和上帮角煤岩体为锚固基点的钢绞线预拉力桁架系统可以实现离层破碎型顶板的安全控制．关键词：煤巷顶板；垮冒；离层控制；高强预拉力支护一、引言据煤炭工业协会统计，“十五”以来我国国有大中型煤矿煤巷树脂锚杆支护应用比例已达到6O%，顶板的安全可靠性成为这一技术进一步推广应用的重要制约因素，特别是厚层复合破碎顶板条件下使用锚杆支护[1]时冒顶事故时有发生，支护易于失效．如何消除冒顶、确保煤巷顶板安全是进一步发展煤巷锚杆支护的关键．煤矿层状赋存的顶板岩体结构中，煤巷较上部一层至数层厚度大、强度高的坚硬岩层不受巷道开挖影响，一般能够自稳，不需人工支护，而煤层及其顶底板多是强度低、厚度小的薄层状岩层组成。当顶板软弱岩层较薄时适用悬吊理论，用锚杆将薄层软岩锚固在坚硬岩层上即可以保证安全。这种条件在美、澳等国外先进采矿国家比较普遍，因而煤巷锚杆使用比重较高。但我国煤层赋存条件复杂多样，多数条件顶板软弱层较厚，松动破碎区范围大，悬吊理论不适用，支护困难较大。以两淮矿区为例，大部分煤层顶板是由多层松软岩层和煤线组成的复合破碎顶板，比如淮南矿区13槽、11槽和6槽煤层，淮北临涣煤田7#、8#、9#煤层，宿县矿区8#煤层。这些煤层内广泛分布的顶板具有如下赋存特点：1)顶板结构复杂，软弱夹层和层理十分发育，掘后顶板破碎范围大，空顶自稳时间短，极易发生离层垮冒；2)煤层结构复杂，多数煤层含有坚固性系数f值仅为0.2～O.5的软弱煤线，煤体松散破碎，坚固性系数f值低于1.0，锚固性能差；3)采深普遍达到500——600m，部分进入800m以下；4)煤层赋存状态频繁变化，构造影响随处可见、随时可遇，区域构造应力十分突出，水平应力的作用显现明显；5)高瓦斯矿区，通风断面要求大，巷道跨度大；6)顶板裂隙水发育，泥化严重。我们称这类顶板为离层破碎型顶板。该类顶板累计不稳定层厚度很大，常常达到5.O～1O.Om以上，受巷道空间限制锚杆长度一般不能超过3.Om。在该种条件下采用高强树脂锚杆支护后，锚固区岩体得到有效加固，但整