巷道永久支护

巷道永久支护（精选7篇）

巷道永久支护 篇1

巷道永久支护

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巷道永久支护

巷道永久支护是根据设计图纸的规定施工的支护。服务年限长，一般不可能回收复用。根据支护结构的特点，可分为锚喷支护、架棚支护、砌喧支护。

一、锚喷支护

锚喷支护技术的发展可以分为四个阶段：20世纪50年代，开始试用锚杆支护；20世纪60年代，在岩蓼中试作喷浆支护，后发展为喷射混凝土支护；20世纪70年代，试用和推广光面爆破及锚杆、网、喷射混凝土支护，形成了一套比较完善的支护形式；20世纪80年代采用工程量测、试用新奥法，结合煤矿特点，初步形成了一套完善的设计、施工动态管理方法。

锚喷支护技术的发展冲破了传统的支撑概念，形成了充分发挥围岩本身自支承作用，使围岩与支护共同作用的现代支护理论。支护理论的发展，在煤炭系统大致经历了以下几个阶段：20世纪20年代以前，发表了许多地压假说，其共同特点是把围岩作为不变载荷，而支护被看作承受载荷的结构，即所谓的古典压力理论。20世纪20年代至60年代，把岩体视作松散体，认为作用在支护结构上的荷载是围岩塌落拱内的松动岩体重量，即松散体理论。20世纪60年代发展起来的支护与围岩共同作用的现代支护理论，是在锚喷支护的出现和大量采用，以及岩体力学的发展过程中形成的。20世纪70年代以后，光爆锚喷支护的完善与提高，引进和推广新奥法，采用了工程量测，信息化动态管理，促进了这一新技术的发展。(一)锚杆支护 1．锚杆支护作用机理

锚杆支护的作用机理有加固拱作用、悬吊作用、组合梁作用、围岩补强作用和减小跨度作用等，如图5—3所示。

(1)悬吊作用在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。

(2)组合梁作用在没有稳固岩层的薄层状岩层中，通过锚杆的预拉应力，将视为组合梁的各薄岩层挤紧，提高其自承能力。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。

(3)加固拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳

定，而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。

(4)减少跨度作用巷道顶板打上锚杆，相当于在该处打上了点柱。因此，就相当于把巷道顶板岩石悬露的跨度缩少了，从而提高了顶板岩层的抗弯曲能力。2．锚杆的分类与安装 1)木锚杆

我国使用的木锚杆有两种，即普通木锚杆和压缩木锚杆。

(1)普通木锚杆，是采用优质木材制作的，常用的有榆木、槐木、桑木等。要求木纹平直、无疵病，有足够的强度。普通木锚杆由木内楔、木杆体、木托板和木外楔组成。杆体上下两楔缝应相互垂直，防止打楔造成劈裂。

木锚杆的安装方法是先将木内楔插到锚杆顶端楔缝中，然后将杆体放入眼孔内，在锚杆尾端加力锤击，锚杆锚固后，再上好木托板，在锚杆尾端楔缝中加打木外楔封住眼孔并撑紧托板。

普通木锚杆结构简单，取材方便，加工容易，成本低。但锚固力小，易腐朽变形，多在服务年限短的采区煤或半煤巷中锚固煤帮用，使用时应注意防腐处理。

(2)压缩木锚杆，是利用压缩木制成的锚杆。压缩木是把潮湿的木材加以横纹压缩，就会产生较大的弹性变形，在变形状态掘进工下予以热处理和冷却，弹性变形就转化成塑性变形即成了压缩木。当压缩木吸水后，塑性变形又转化为弹性变形，产生一种能恢复到接近原来尺寸和开头的膨胀特性。压缩木的密度可达1.4t/m力学强度要比一般木材大2～3倍。

压缩木锚杆比普通木锚杆强度大，它是全长锚固，锚固力大。这种锚杆的锚固力可达40 kN。以用于松软煤层巷道煤帮的锚固和综采工作面煤帮的加固(防片帮冒顶事故)为宜。

压缩木锚杆的安装与楔缝木锚杆基本相同，但在放入眼孔前，要把杆体浸湿，马上将浸湿的杆体放入眼孔中。压缩木锚杆的托板多采用金属托板，另外还配有金属衬套。

此种锚杆制作工艺复杂，必须在专门工厂生产，成本高，储存保管不便，因此使用不多。2)倒楔式金属锚杆

这种锚杆曾经是使用最为广泛的锚杆形式之一，由于它加工简单，安装方便，具有一定的锚固力，因此，这种锚杆在一定范围内至今还在使用。

倒楔式金属锚杆由锚头、杆体、托板和螺帽四部分组成。锚头是由与杆体相连的固定楔和活动倒楔两个部分组成，固定楔与倒楔沿斜面相对移动，压紧眼孔壁形成锚固力；杆体通常选用3号圆钢，直径14 mm～22 Inm，长度1．4 m～2．0 m；锚杆尾端加工成长100 Inm～150 mm的标准三角螺纹。

安装时，先把倒楔绑在固定楔的下部适当位置，轻轻送入锚杆眼孔中，然后用一个专用的金属杆沿锚杆侧插入到倒楔处，锤击金属杆时将倒楔顶入固定楔斜面，利用倒楔把固定楔楔紧在眼孔中，使锚杆得到锚固力，再上好托板，拧紧螺帽即可。

这种锚杆安装时不需完全插到眼孔底部就能锚固，所以对眼孔深度要求不严；巷道报废时，可拧下螺帽退下垫板，用锤向里打击杆体，松动倒楔，拆下锚杆，所以这种锚杆可以回收复用。3)管缝式锚杆

管缝锚杆是一种全长摩擦锚固式锚杆，这种锚杆具有安装简巷道支护单，锚固可靠，初锚力大，永久锚固力随围岩移动而增长。

管缝锚杆由高强度钢管或钢板卷制成，沿钢管全长有一条缝，实际上是一条有开缝的钢管，在管的顶端是锥体，尾端焊有一个由8一钢筋制成的圆环。这种锚杆已形成了支护系列。直

径从45 HHn到33 mm，长度从1．4 m至2．0 m，为配合风动锚杆钻机的使用，又研制出直径30 mm的管缝锚杆，经过现场试验表明：锚杆杆体稳定，锚固力大，节省钢材，施工速度快，支护效果好。

管缝锚杆安装对钻孔要求比较严格，目前常用的安装机有两种：一种是用风钻稍作改进制作而成，另一种是液压锚杆安装机。用风动锚杆安装机，需要在安装机与锚杆之间配置连

3接装置——冲击杆。冲击杆的作用是把风动锚杆安装机的冲击力传递给管缝锚杆，以克服锚杆与眼孔壁相互作用产生的摩擦阻力，使锚杆能够装进钻孔中。

一般锚杆直径要比钻孔直径大2 mm～3 mm，用外力强迫压入钻孔中。管径缩小，对孔壁产生环向的径向弹性张力，紧紧挤压孔壁。杆体与孔壁之间产生轴向摩擦力，从而形成锚固力，该锚固力沿锚杆全长分布。此外，托板紧压孔口岩壁，使岩石近似处于三向应力状态。

管缝锚杆安装注意事项：

(1)选用钻头要用游标卡尺测量，精确到毫米级后一位小数点。新钻头直径要大些，即与锚杆直径差要小些，一般以1．5 mm～2 mm为宜。

(2)使用钻头要掌握钻头磨损数据。开始要详细测量两组钻头的磨损量，测算每个钻头的有效钻孔数。待取得实测数据后，再用以指导现场施工。在正常施工时，只要注意钻头钻孔数即可，一旦钻头钻孑L数达到测定规定数，就换用新钻头。这样可大大减少锚杆安装的不合格数量。

(3)钻孔深度要比锚杆长度长50 mm，并要把握住钻孔方向，保持钻孔直度。掘进工(4)锚杆安装，安装机机身轴线应与锚杆轴线相一致，尽量减少偏差，防止锚杆遭受过大弯矩，使锚杆损坏和安装不进去。4)树脂锚杆

用树脂作为粘结剂进行锚固的方式称为树脂锚杆。由于树脂成本高，所以多用端头锚固，但也可以实现全长锚固。

树脂锚杆的杆体可为钢材、木材、竹材或玻璃钢材等。树脂锚固剂根据其凝固固化时问，有超快的CK型，有快速的K型，有中速的Z型和慢速的M型。树脂锚固剂主要技术特征见表

一般树脂锚杆的安装应遵循以下方法：

(1)锚杆眼钻眼工具一般用风动凿岩机、煤电钻或液压钻。

(2)钻眼前应按设计要求定好眼位，做出标记。锚杆眼尽量与岩层层理、裂隙面垂直，当条件不具备时，应与巷道周边垂直。锚杆眼深必须符合设计要求。

(3)钻眼后，应用压缩空气或水将眼中的岩粉清除干净，煤层或软岩中的锚杆眼，煤电钻不许来回拉钻杆，以免扩大眼径。

(4)安装前要检查锚杆眼的方向、位置及平直度是否符合设计要求，锚固剂、杆体是否合格。如果有一项不符合要求，不得进行安装。

(5)树脂锚杆搅拌工具，可采用煤电钻或单体风动锚杆机等。

(6)安装时，先将带螺母的连接头拧紧在杆尾螺纹上；如采巷道支护用六方套连接头，则应预先把两个螺母在杆体上互相挤紧，然后用杆体量准眼深，划好记号，再用杆体将锚固剂送到眼底。搅拌时间应根据锚固剂技术特征而定。

(7)取下煤电钻或搅拌器。采用螺母连接头时，要等锚固剂固化后才准取下；采用六方套筒连接头时，可马上卸下。

(8)Z型锚固剂在锚杆安装后15 min上托板；K型锚固剂安装后10 min上托板；CK型锚固剂安装后5 min上托板。尾部螺母必须用机械或力矩扳手拧紧，确保托板与岩面贴紧，严防松 动。5)快硬膨胀水泥锚杆

快硬膨胀水泥是采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥加人外加剂而成，具有速凝、早强、减水、膨胀等特点，用以锚固锚杆，一般都是做成水泥药卷使用。

水泥药卷一般做成空心的，中心有带砂网的中心孔，锚杆可直接穿人，也可做成实心药卷。安装时先把药卷串入锚杆，上好垫圈，然后手持锚杆体将药卷浸水，浸水5 s后套上φ2020 mm辅助安装钢管，把锚杆送进眼孔中，再用辅助安装管冲压密实即可。

由于下井操作时浸水时间不易掌握，安装质量受人为因素影响较大，现已很少使用。6)锚索

锚索是采用有一定弯曲柔性的钢绞线通过预先钻出的钻孔以一定的方式锚固在围岩深部，外露端由工作锚通过预张拉压紧托盘对围岩进行加固补强的一种手段。其特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可获得比较理想的支护效果，是目前最可靠、最有效的一种手段。其加固范围、支护强度、可靠性是普遍锚杆支护所无法比拟的。

传统的锚索支护一般适合于煤矿井下大断面硐室和巷道的补强加固。锚索钻孔和吨位一般较大，而且采用注浆锚固，这种锚索的技术参数和施工工艺无法满足回采巷道的要求。掘进工

近年来，开发出了适合在煤巷掘进期间按正规循环施工的新型小孔树脂锚固预应力锚索加固技术。其最大特点是采用树脂药卷锚固，通过专用装置可以像安装普通树脂锚杆那样用锚索搅拌树脂药卷对锚索锚固端进行加长锚固，其安装孔径仅为声28mlrt，用普通锚杆机即可完成打孔、安装。

小孔径锚索主要用在破碎、复合顶板回采巷道；放顶煤开采沿煤层底板掘进的煤顶巷道；软弱和高地应力回采巷道；以及大跨度开切眼和巷道交叉点。(二)喷射混凝土支护

喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、石子混合均匀搅拌后，加入适量的速凝剂，通过混凝土喷射机，以压风为动力，使拌合料沿输料管输送到喷枪出口处与有一定压力的水混

合，以较高的速度层层喷捣在岩面上凝结硬化而成的高强度与岩面密实粘结的}昆凝土层，而形成的构筑物。

喷射混凝土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点。1．喷射混凝土支护作用原理

(1)支撑作用。喷射混凝土支护具有良好的物理力学性能。特别是抗压强度较高，可达200 kg／cm2以上，因此能起支撑地压作用。又因其中掺有速凝剂，使混凝土凝结快，早期强度高，紧跟掘进工作面起到及时支撑围岩的作用，有效地控制了围岩的变形和破坏。

(2)充填作用。由于喷射速度很高，混凝土能及时地充填围岩的裂隙、节理和凹穴的岩石，大大提高了围岩的强度。

(3)隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落；同时，由于围岩裂缝中充填了混凝土，使裂隙深处原有的充填物不致因风化作用而降低强度，也不致因水的作用而使得原有的充填物流失，使围岩保持原有的稳定和强度。(4)转化作用。由于前三个作用的结果，不仅提高了围岩的自身支撑能力，而且使混凝土层与围岩形成了一个共同工作的力学统一体，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用。从根本上改变了支架消极承压的弱点。

根据使用机具或施工方法的不同，喷射混凝土大致可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。一

目前，使用较为普遍的是半湿式喷射法，半湿式喷射法采用的是潮料。潮料就是先将喷射混凝土的骨料在地面或井下矿车内用水浇透，停放最少10 h以上，其含水率保持在7％～8％。然后按水泥配比拌合过筛即称为潮料。潮料用手抓起握紧成团，松手扬起基本没有粉尘浮游，即“手捏成团，松手即散，口吹无灰”。使用潮料可以使喷射混凝土各工序操作地点的粉尘浓度大大降低。

2．喷射混凝土的施工及工艺参数

(1)施工准备。检查喷射地点的安全情况和巷道规格。喷前首先排除作业范围内不安全因素，确认安全没有问题时，然后全面检查巷道断面是否满足设计尺寸要求，有欠挖部分应除掉，以保证成巷规格。

喷前检查设备与管路的完好情况。

冲洗岩帮。喷射手在喷射前用压力水冲洗岩帮，以冲洗粉尘和浮矸，提高了混凝土与岩壁的粘着力。降低回弹。对于软岩和易风化的岩石，一定不要冲洗全部巷道，因为冲洗过的巷道，若不能及时喷浆，受水冲洗过的围岩容易片帮冒落，应做到洗一段喷一段。

掌握轮廓线。在喷射范围内的巷道顶部中心与两肩窝部位，两侧拱基线上下七个部位，沿巷道轴线方向在巷道轮廓线上用铅丝拉好控制线，控制线多少视巷道成型情况和喷射手技术熟练程度而定。

(2)喷射顺序。喷射作业要求喷射手严格按操作规程进行。操作喷头时一手托住喷头，一手调节水阀，再联系送料，开始喷射。喷头移动方式，可先向受喷的刚性岩面用左右或上下移动的扫射方式喷一薄层，形成一薄塑性层，然后在此薄层上以螺旋状一圈压半圈，沿横向作缓慢的划圈运动，划出的圆圈直径一般以100 mm～150 mm为宜，喷射顺序应先墙后拱，自下而上，以防止混凝土因自重而产生裂缝和脱落，墙基脚要喷严喷实，拉开区段，顺次喷完半边巷道，然后调转喷头喷另半边巷道，最后合拢收顶。

对于一些凹凸不平的特殊岩面，应先凹后凸，自下而上地正确选择喷射次序，遇到较大或较深的凹坑，可采取间隔时间分层喷射，或沿周边分成几块喷射而向中间合拢的方法。

若遇光滑岩面，可先薄薄喷上一层砂浆，形成粗糙表面，间隔一段时问后再喷射。遇有钢筋时，应采用近距斜向和快速“点射”的方式喷射，以保证钢筋后面喷射密实不留空隙。(3)喷头位置。喷头一般距喷射点0．8 m～1．2 m为宜，若距离过大，会使喷射料束分散，以致射捣无力，影响喷射层质量和增加回弹量；若距离太近，会引起灰浆回溅，回弹剧增。

喷头与喷射点的角度在喷射两帮时，由下而上喷射，喷混凝土可将喷头下俯10。～15。，喷浆时可将喷头下俯5。～10。，其他方向始终要求喷头的喷射方向垂直于受喷面。(4)喷头的操作。喷射手要经常保持喷头的完好，应做到以F几点： ’

①喷头在作业前应进行检查，各部件连接要严密，无漏水漏风现象，结束后应及时用水清洗干净，并使水眼保持畅通； ②经常注意检查拢料管、水环有连接部件的磨损程度，发现磨损或磨穿要及时更换。

人工操作时，喷头由喷射手掌握，另设一人协助移动输料胶管，随时注意不使胶管出现硬弯和死弯。掌握喷头的方法是：一手握紧喷头，控制喷射方向和转动速度，另一手握住水环进水阀门，控制加水量。另外可使用MK一Ⅱ型风动液压传动的混凝土喷射机械手和JP4型电动液压机械手，以改善劳动条件，保证安全施工。

(5)一次喷射厚度。当喷射混凝土支护要求较厚，如超过100mm时，一般应分层喷射。一次的喷层厚度：侧墙下部可达70 mm～80 mm，拱顶一次喷厚可为30 mm～40 mm。当喷射材料中掺加速凝剂时，一次喷射厚度一般可增加一倍左右。加速凝剂时，分层喷射的间隔时间为15 min～20 min。

(6)水灰比的控制。掌握合适的水灰比对保证混凝土质量，减少回弹率和降低粉尘有密切关系。在实际操作中靠喷射手的经验来控制，喷射时以喷射面无干斑、无流淌、表面有光泽为宜。

(7)速凝剂的掺量控制。速凝剂的掺量必须严格进行控制，在喷射前的最短时间内加入，尽量做到边搅拌边喷射。

速凝剂能使喷射混凝土凝结速度快，早期强度高，后期强度降低，干缩变形增加不大。合适的速凝剂应使初凝在3 min～5min范围内，终凝不大于10 min。一般速凝剂的掺量为水泥重量的2．5％～4％，使用不同速凝剂和不同水泥应作掺合比试验，以取得合理配比，当速凝剂掺量大于7％时，会出现一种“急凝”现象，并大大地降低混凝土的后期强度。(8)喷射混凝土的养护。混凝土喷完2 h～4 h后，应开始喷水养护，喷水次数以保持混凝土具有足够的湿润状态为好，喷水养护时间不得少于7 d。3．喷射混凝土工艺存在的问题

(1)堵管。堵管是喷射混凝土过程中容易出现的现象。

发现堵管时，应立即停电动机、停料、停水，但不停风，以便检查确定堵塞部位。用脚逐步踩输料管，发现管内有硬物不能打弯，则是输料管堵塞部位。若输料管全是软的，则是出料弯管堵塞。在确定堵塞部位后，应停风，卸开堵塞处的接头，敲击输料管，使堵塞物松动，然后上好接头，给风吹管，把管内堵塞物吹出。用压风吹管时，其工作压不得超过0．4MPa。

在用压风吹管时，在喷出前方及其附近严禁有其他人员，防止突然喷射和管路跳动伤人。在敲击管路时，喷枪手应将枪头朝下，靠近枪头的一段输料管要放直。拆管时，不得面对管口，管口应朝向岩石或无人处，以免排风不净突然出料伤人。

(2)回弹。喷射混凝土施工时，部分材料回溅落地是难以避免的。但回弹过多，使喷射效率降低，材料消耗增大，经济效果就差。

回弹的多少几乎与喷射作业中各个施工环节都有关系，其中以拌合料中粗骨料的含量、使用的水泥及速凝剂质量、混合料的均匀度、喷射机的性能以及喷射手掌握水灰比和操作喷头的技术等为主要因素。实践证明，只要严格要求，提高操作技术，就可以把回弹量控制在：侧壁10％以内，顶拱15％左右。另外，湿式喷射可以减少回弹10％。

回弹物料是一种粘结性差的松散物质。施工中应重视回弹物的回收和利用，如立即将回弹物回收掺人新料中继续使用时，但要注意其掺量不宜过多；也可将回弹物适当掺拌水泥后，用来灌筑混凝土水沟或预制水沟盖板等。

(3)粉尘。粉尘的来源是水泥。干式喷射混凝土的水是在喷头处加入，极易拌合湿润，故易产生粉尘。另外，装干料时或设备密封不良时，也易产生粉尘。长期吸入水泥粉尘就会引起鼻炎、肺气肿和水泥尘肺病等。

使用湿喷机，发展湿喷工艺，是消除或减少喷射混凝土粉尘的根本途径，初步表明，可降低粉尘浓度40％以上。(三)联合支护 1．锚喷联合支护

锚喷支护是喷射混凝土支护与锚杆支护两者联合使用的结构。该支护方式中以锚为主，以喷为辅。起主要作用提供主要支护抗力的是锚杆，而喷层只起辅助以封闭围岩防止风化的作用。

在锚喷联合支护中，有先喷后锚和先锚后喷两种基本方式。一般情况下，应首先及时初喷混凝土封闭围岩，紧接着打注锚杆，复喷到所需喷射混凝土厚度。2．锚喷网联合支护

锚喷网联合支护主要适用在稳定性差、强度低，易风化掉碴，自稳能力小和自稳时间短的围岩中。加金属网在于改善喷射混凝土的性能，减少其厚度，使喷层不易开裂，从而更好地起到封闭围岩，防止风化，防水和防止锚杆间岩体的松动掉落，达到保护和发挥锚杆支护效果的目的。

在锚喷网支护结构中，所采用锚杆宜采用全长胶结锚固式锚杆，并与巷道压力，服务年限相适应，锚杆还要有适当尺寸和足够强度的与锚固力相匹配的托件与配件，以保证锚固力可靠、有效地紧固金属网。

金属网应随巷道轮廓辅设，并与岩面保持不小于30 mm的间隙，金属网与锚杆要连接绑扎牢固。喷射作业中如果发现脱落的混凝土被金属网架住时，应及时清除进行补喷。3．锚梁网支护

锚梁网支护主要适用在围岩强度低、节理裂隙发育，易片帮塌落，自稳能力较差的巷道，如遇断层，无炭柱，过煤层或顶板松软破碎时。支立金属梁，必须在有效的临时支护下进行。支立时，首先将组合好的梁用托钩托住，然后用拉杆或特制的卡钩固定，最后进行挂金属网与喷射混凝土工作。梁要与金属网用铁丝

二、架棚支护

架设棚式支架进行巷道支护是煤矿井下常用的支护形式。

棚式支架俗称棚子，由一梁(顶梁)两柱(柱腿)组成。常用于巷道围岩十分破碎不稳定，不适宜采用锚喷支护，而且巷道服务年限不长(8 a～10 a)，砌碹又不合算的梯形断面的巷道。

按棚式支架的材料构成，可分为木支架、金属支架和装配式钢筋混凝土支架三种；按巷道断面形状可分为梯形支架和拱形支架等；按支架结构可分为刚性支架和可缩性支架。(一)梯形支架

梯形支架可用木支架、金属支架及装配式钢筋混凝土支架。一般由一梁两柱组成。

架设梯形支架，应用四个角楔把梁腿接口处与顶板围岩之间楔紧。这个地方又称为“肩窝”，挤压力较大，岩石比较容易片落，故支架的梁腿接合处不仅受力集中，并且要通过它使支架构件相互传递作用力。因此，此处接合得是否紧密，肩窝处处理是否得当，会直接影响整个支架的稳定性。

背板通常可用板皮、次木材或荆条棍，它的作用是使地压能均匀地分布到顶梁和柱腿上，并防止破碎矸石掉落下来。根据顶帮、围岩的坚固程度，背板有密集布置的，也有间隔放置的，背板后面和围岩间若有空隙，应用矸石或废木料填实。

每架支架的平面应和巷道的纵轴相垂直。根据围岩压力的情况，支架一般每米架设1～3架。为了增加各架支架的稳定性，支架之间应设撑木或拉杆。

架棚前首先看好中线、腰线，量取棚距，并按中线接三角线找正架棚方向，确立棚腿位置，挖够腿窝深度，清出实底，栽好柱腿再上梁，并严格做到梁腿亲口结合严密，不得出现前吊、后缺、错口等不合标准现象，上梁后再一次校正中腰线，然后才能盘帮刹顶，刹紧背实，打好支撑，刹杆不得出现单数。若木质构件不直，必须弓形朝上朝帮。

倾斜巷道架棚时，作业人员必须站在棚子的上方操作，并保证有符合质量标准要求的迎山角，上好撑木或拉钩。1．木支架

木支架以梯形结构为主，由一根顶梁、两根棚腿以及背板、木楔等组成，坑木的直径一般为16 mm～22 mm，按照顶梁与柱腿的连接形式有亲口棚子和鸭嘴棚子两种。亲口棚子顶梁和柱腿的连接为相互咬合的亲口接合形式，这种方法最简单，可以在各种地压条件下使用。鸭嘴棚子顶梁与柱腿的连接是采用相互搭接的鸭嘴式接合形式，只能承受来自顶板方向的压力，而且柱腿容易臂裂，很少使用。

在井下加工梯形木棚时，应遵守下列规定：(1)用量具准确度量棚梁和棚腿的尺寸。

①柱腿用料时，要将料的粗端在上，超长的坑木只准截去细端：

②按作业规程中规定的接口方式和规格量，画好勒口线，柱口和梁口的深度不得大于料径的1／4；

③用弯料时，必须保证料的弓背朝向巷道顶帮。(2)锯砍棚料时的注意事项：

①锯砍棚料时，应将木料放平稳，不许发生滚动；

②砍料时，要注意附近人员和行人的安全。斧头和斧把不能碰在障碍物上；

③砍料人不得将脚伸到砍料处近旁；

④及时清除粘连在斧头上的木屑，注意木料上的木节、钉子，避免砍滑伤人；

⑤锯、砍料的地点，应避开风、水管路和电缆。

木支架重量轻，加工容易，易架设和具有一定强度，能适应多变的地质条件，同时，当地压突增时还会发出警号声响，所以，它在井下巷道支护使用得最早，应用也最广。但是，木支架有很多缺点，如强度小，易腐朽，不耐火和不防火，不能阻水，不防围岩风化和使用年限短且木材资源紧张等，故使用逐渐减少。2．金属支架

金属支架具有坚固、耐用、防火、架设方便，可制成各种构件，可回收复用等优点。

金属梯形支架有两种类型，一种为梯形刚性支架，另一种为梯形可缩性支架，一般多用梯形刚性支架，梯形可缩性支架应用较少。

梯形刚性支架为一梁两柱结构。常用18 kg／m～24 kg／_m钢轨，16～20号工字钢及11号和12号矿用工字钢制作。梁柱连接方式多采用在柱腿上焊接一块槽板，梁上焊接一块挡块，限制梁和柱腿接口处的移位。为了防止柱腿受压陷入底板，可在腿下焊一块钢板底座。梯形可缩性支架，也是一梁两柱结构。顶梁用矿用工字钢，柱腿用U型钢，由两节构件组成，用卡缆连接，具有可缩性能。

架设梯形金属支架时应遵守下列规定：

(1)严禁混用不同规格、型号的金属支架，棚腿无钢板底座的不得使用，卡缆构件要齐全。

(2)严格按中、腰线施工，并及时返线，保证巷道的坡度和方向。(3)柱腿要靠紧梁上的挡块，不准打砸梁上焊接的矿用工字钢挡块。

(4)梁、腿接榫处不吻合时，应调整梁腿倾斜度和方向，严禁在缝口处打入木楔。(5)按作业规程规定背帮背顶，并用木楔刹紧，前后棚之间必须上紧拉钩和打上撑木。(6)固定好前探梁及防倒器。3．装配式钢筋混凝土支架

装配式钢筋混凝土支架简称钢筋混凝土支架。它可分为两大类，一类是普通混凝土支架，另一类是预应力混凝土支架。

钢筋混凝土支架构件断面有矩形、T形、梯形、工字形、槽形、空心矩形和管形等。选择断面形状时，应充分利用混凝土抗压强度大的特点，在抗弯构件中，应使受压和受拉区断面配合适当，使受拉钢筋距中性轴有较大的距离，以便在同样材料消耗情况下，能抵抗更大的弯矩，目前最常用的断面是矩形、工字形和T形，顶梁和柱腿一般采用相同形式的断面。

钢筋混凝土支架背帮顶常用钢筋混凝土背板。背板有板形和槽形两种。

钢筋混凝土支架均适应于地压稳定，服务年限长及断面小于12一的巷道，但应避免用于受采动影响的巷道。

架设混凝土支架必须遵守下列规定：

(1)所用支架构件应无开裂、露筋现象，支架接口处要垫上经防腐处理的20 mm～30㈣厚的木垫板。

(2)找正支架时，不准用大锤直接敲打支架，必须敲打时，应垫上木块等可塑性材料，保护支架不被损坏。

(3)混凝土支架巷道一般采用预制水泥板背顶背帮，梁、柱不准直接与顶、帮接触。(4)在煤岩和软岩巷道中，混凝支架紧跟工作面时，必须采取防炮崩的加固措施，确保不崩倒、崩坏混凝土支架。(二)拱形支架

金属拱形支架可分为两类，即普通金属拱形支架和u型钢拱形支架。普通金属拱形支架多采用工字钢、矿用工字钢或轻型钢轨制造，没有可缩性，一般仅作巷道临时支护和锚喷支架巷道联合支护用。U型钢拱形支架采用U型钢制造，具有可缩性，多用于地压大，受采动影响显著的采区巷道。

普通金属拱形支架分为无腿、有腿和铰接三种。无腿拱形支架适用于两帮岩石较为稳定的巷道，用托架承托梁，因无腿不妨碍砌墙工作，简化了工序，有利于安全，不易被掘进放炮崩倒，有腿拱形支架采用18 kg／m旧钢轨、槽钢或矿用工字钢制作，其构件有架梁、架肩、架腿5节的和只有架梁、架腿3节的两种，5节的多用于宽度较大的巷道。铰接拱形支架由3～5节支架组成，支架节间采用铰接形式，具有可缩让压的性能，连接方式也较简单。该支架适用于岩层松软和受采动影响较大的采区巷道。U型钢拱形支架可分为半圆拱、直腿拱和曲腿三心拱三种。

常用的拱形可缩性支架的架设方法按照升梁方式可分为三种，即支架器上梁支架方法、前探梁托梁支架方法和掘进机截割臂方法。

支架器上梁方法。在掘进工作面放炮、出煤结束后，搬运支架器安置稳妥，架设支架由外向里逐架进行，架设时需先把支架顶梁放到支架器上。3节支架可以直接把一根顶梁放上，4节支架需先2根顶梁连接好，5节支架需先把3节顶梁连接好，再放到支架器上。巷道需要铺设金属网的，在这同时要把金属网连接好。然后，开始升支架器把顶梁升到位，搬运支架到位，使梁腿搭线吻合，达到规定的连接长度，上紧连接件，最后穿上背板，掘进工打紧所有木楔。

前探梁上梁方法。掘进工作面放炮结束，立即向掘进迎头撺前探梁，然后再把顶梁放到前探梁上，前探梁上可以放2～3架支架的顶梁。顶梁上好后，在梁上穿背板、背笆片，再铺设金属J网，尔后打紧木楔。上梁护顶工作结束后，开始出煤，出完煤，把柱腿放到位，使梁腿搭接吻合，达到规定的连接长度，上紧连接件。补齐两帮的背板，打紧所有的木楔。

三、砌碹支护

砌碹支护是指用料石、混凝土或钢筋混凝土砌筑而成的连续整体式支架。煤矿经常采用的主要形式是直墙拱顶式。它由拱、墙和基础三部分组成。

拱的作用是承受顶压，并传给墙和基础。做成拱形是为了使拱的各个截面都承受压应力，充分利用石材抗压强度高而抗拉强度低的特性。至于截面中产生的弯矩，可通过采用调整拱形，使其尽量减少。如弧形拱比半圆拱、三心拱为优。

墙的作用是支承和抵抗侧压，在拱基处传给墙的压力是斜的，要求壁后必须充密实，防止拱与墙开裂，侧压过大时，可用弯曲的墙。

基础的作用是把墙传来的载荷和自重均匀传给底板。当底板岩石坚硬时，墙与基础可以等宽(厚)度；底板若比较软时，基础必须加宽，如果底板有底鼓时，还可以砌底拱。

砌碹支护是一个连续支护体，对围岩能够起到封闭防止风化的作用。该支护具有坚固、耐久、防火、阻水、通风阻力小、材料来源广、便于就地取材等优点。缺点是施工复杂，劳动强度大，成本高，进度慢。

砌碹一般使用在巷道服务年限超过10年以上，围岩十分破碎，同时很不稳定，且有大面积淋水和部分淋水，及水质有化学腐蚀的地段。在用各种锚喷联合支护不易实施时，可根据现场具体情况，加以选用。料石砌碹支护工序较多，在进行砌碹作业前应首先拆除临时支架。

拆除临时支架应分两步进行。在巷道压力不大，围岩比较稳定时，可先卸去临时支架两帮背板，处理两帮活矸，再拆下支架的架腿，其架顶、架肩部分则仍托在托钩上或在无托钩的临时支架架肩处打上临时顶柱，待砌拱时再拆除。在顶压较大、围岩破碎时，必须将顶和帮维护好后再拆柱腿和梁，防止冒顶。掘砌基础。在临时支架的保护下，先将两帮底板浮石清理干净，再用风镐按设计将基础坑挖出。岩石坚硬风镐挖不动时，可打浅眼、少装药将岩石崩松后再挖。打眼放炮时，必须符合《煤矿安全规程》规定，确保安全。

按巷道中、腰线放上边线。将基础沟槽内的积水排净，在硬底上先铺上50 111m左右厚的砂浆，当基础坑的深度大于设计要求时，也可在硬底上铺一层碎石混凝土，然后在其上砌石材基础。砌筑碹墙。砌筑料石墙，垂直缝要错开，横缝要水平，灰缝要均匀、饱满。用荒料石或片石砌筑时，砌缝间的凹凸不平，应用片石垫平咬紧，使砌块与灰浆紧密结合。砌石材墙应做到横平、竖直。随砌随将壁后空隙充填密实。

砌碹拱。包括拆除临时支架的架肩、架顶、过梁、立碹胎、搭工作台和砌碹拱。拆除临时支架时，先用长钎子处理顶、帮浮石，必要时局部打上顶柱或架过顶梁管理顶板。此项作业时，人员一定站在安全地点。确认安全后，便可按中、腰线稳立碹胎和模板。碹胎顶端高度应比设计高30 mm～50 mrn。碹胎柱一定要立牢，不得下沉。碹胎立好后，用拉钩拉紧、稳固，再测量校正一次位置，便可搭稳固的工作台，开始砌拱。砌拱必须从两侧拱基向拱顶对称进行，使碹胎两侧受力均匀，以防碹胎向一侧歪斜变形，随砌随铺放模板，砌块应垂直于拱的辐射线，在拱背上用石片楔紧。同时应做好壁后充填。封顶时，最后的砌块必须位于 正中，并由内向外进行；封拱顶时，最后一块砌块应在四周和顶充满砂浆用力推进去后固定。混凝土拱封顶时，水灰比应适当减掘进工

每砌筑一段拱、墙，都应留有台阶式咬合碴，以便下次砌筑接合密实。

拆模清理。砌碹完毕后，要待拱、墙稳定后，才能拆除碹胎和模板。拆模时切忌用大锤敲打，以免碹胎、模板损坏变形；拆下的碹胎、模板应洗刷、整理，堆放起来，损坏变形的要及时修理，以便复用。砌碹表面质量不足之处，如灰缝不饱满、局部有蜂容麻面等，应用砂浆勾缝、抹面，或必要时进行挖补处理。

倾斜巷道的操作顺序和方法基本上和水平巷道相同。主要要求是：砌块要和巷道倾斜角度平行，立碹胎要和巷道底板垂直。同时应有以下安全技术措施：

在上山掘进和砌碹平行作业时，在砌碹工作面上方5 m～10 m，要设置安全挡。在下山掘进和砌碹平行作业时，除了在下山上部设置安全挡以外，砌碹和掘进工作面的上方5 m～10 m处，也要设置，以防跑车。同时对砌碹处的材料和工具等都要有安全存放措施，防止向下滚动伤人。

四、其他支护(一)抬棚

巷道交岔点采用抬棚支护时，无论直角三通、斜交三通或四通抬棚、插梁都不得少于4根。排列间距要均匀，插棚的细头应搭在主抬棚上。抬棚架完后，应架设锁口棚，锁口棚柱腿应紧贴抬棚柱腿，但深度不得超过抬棚柱腿，锁口棚高度不应超过主抬棚。(1)在顶板完整、压力不大的梯形棚子支护的巷道，抬棚应按下列顺序施工：

①在老棚梁下先打好临时点柱，点柱的位置不得妨碍抬棚的架设；

②摘掉原支架的柱腿，根据中、腰线找好抬棚柱窝的位置，并挖至设计深度；

③按架设梯形棚的要求立柱腿、上抬棚梁；

④将原支架依次替换成插梁，最边上的两根插梁应插在抬棚梁、腿接口处。更换插梁不准从中间向两翼进行；

⑤背好顶、帮，打紧木楔。

(2)在顶板破碎、压力大的地点，抬棚应按下列顺序施工：

①将原支架逐棚更换成插梁，在插梁下打好临时点柱或托棚。所有插梁都应保持在同一水平上；

②架设主抬棚，抬住已替好的插梁； ③撤除临时点柱或托棚；

④逐架拆除原支架并调正插梁，背实顶帮；

⑤架设辅助抬棚。

(3)在倾斜巷道架设抬棚时，柱腿应根据巷道坡度相应加长下帮柱腿，靠近水沟一侧的抬棚或插梁腿，应蹬在水沟基础以下的实底，不许放在松动的煤矸上。(4)采用矿工钢架设抬棚时，梁和腿必须有可靠的连接固定和防滑装置。(5)在拱形棚子支护的巷道，抬棚应按下列顺序施工：

①上紧抬棚附近支架的卡缆，将架设抬棚范围内的支架打好中柱；

②刷好两帮，挖出抬棚柱窝，立好棚腿，然后刷梁道、上顶梁，立抬棚要向内倾斜3。，梁腿搭接处应上3个卡缆；

③将三角架托梁放在拱形支架棚梁上，每个三角架的固定卡缆不得少于2个；

④由一侧开始窜插梁，u型钢插梁应大面朝下扣放，并用卡缆将托梁与插梁固定，插梁与机板之间要背实、背严；

⑤副抬棚(即托棚)要垂直于插梁架设；

⑥采用软落法回撤老棚；

⑦锁口棚要紧靠抬棚架设，其顶梁上也要安放三角架托梁。(二)架设点柱应遵循下列规定

(1)每根点柱都必须带帽，柱帽的规格应符合作业规程的要求，柱端平面应向上，与柱帽接触处要用木楔打紧，严禁在一根少．支柱上使用双柱帽和双楔子。

(2)打点柱时，坑木粗头向上，柱帽要居中。水平巷道中的点柱应垂直顶底板，不准歪斜；在倾斜巷道中，每5。～6。的倾角支柱应有1。的迎山角。„

(3)根据作业规程规定的排距和柱距挖掘柱窝，并要见实底，如煤层松软可在柱下加木垫。木垫的规格也应符合作业规程的要求。(三)前探梁支护

(1)架设梯形棚前探梁应遵守下列规定：

①梯形木棚、工字钢棚所用的前探梁应采用钢管、工字钢、轻型钢轨、槽钢等金属材料，固定前探梁可用卡箍或吊棚器，前探梁及固定装置的规格或强度，均应符合作业规程的规定；

②前探梁的长度不得小于3．5 m：

③放炮后，前探梁前伸，其长度不得大于棚距的80％，然后紧固吊梁器或卡箍；

④在前探梁上应用横放方木接顶并用板皮、木楔固紧，接顶方木必须略高于后方的棚梁。(2)架设拱形棚铰接前探梁应遵守下列规定：

①铰接梁的规格、型号必须一致，紧固的楔销应配套通用；

②放炮后，应尽快拆除最后一节铰接梁和卡具，并及时与最前端的铰接梁用水平调角楔悬臂铰接；

③在最前端把棚梁放于悬臂铰接梁上，找正方向和高度后，再用卡具将棚梁与铰接梁固定；

④背顶后，再挖柱窝和架设柱腿。(3)锚喷巷道架设前探梁应遵守下列规定：

①巷宽小于3 m时，可在巷道顶使用2根前探梁；巷宽大于3 1TI时，应再增加1根前探梁；

②卡环间距和前探梁的间距，应按作业规程规定的锚杆间、排距确定，卡环的方向必须有可调性；

③放炮后，松开卡环，应及时将前探梁伸移到迎头，并用板皮、木楔背顶；

④按设计位置打最前排锚杆安装卡环，同时卸下最后排的卡环，将前探梁穿入新安装的卡环内，背好顶后，再进行锚杆支护施工。

巷道永久支护 篇2

1 北翼轨道大巷概况

该区揭露的地层自下而上有上石炭统太原组, 厚119.95～156.67 m, 平均厚138.87 m;下二叠统山西组厚66.66～110.11 m, 平均厚92.41 m;二叠系下石盒子组, 厚74.55～123.89 m, 平均厚93.60 m。上二叠统上石盒子组, 厚87.62～121.99 m, 平均厚104 m;石千峰组平均厚77 m;新生界地层, 厚272.20～399.90 m, 平均厚341.79 m。主要含煤地层有太原组、山西组和下石盒子组。

北翼轨道大巷标高约在-550 m, 该大巷为穿层巷道, 巷道穿过地层的构造非常复杂, 穿过的主要岩层有粉砂岩、泥岩、砂质泥岩, 但大部分区段为泥岩。

2 北翼轨道大巷原支护方式

北翼轨道大巷断面为直墙半圆拱形, 断面净宽4.4 m, 净高3.8 m, 拱高2.2 m, 墙高1.6 m, 毛高3.9 m, 毛宽4.6 m, 长1 781.107 m, 掘进断面积15.7 m2, 净断面积14.6 m2, 水沟净断面为宽×深=400 mm×400 mm。采用锚网喷+锚索+29U可伸缩性钢棚复合支护, 锚杆为Ø20 mm×2 000 mm高强锚杆, 间排距800 mm×800 mm, 矩形布置, 底板以上全断面挂钢筋网, 钢筋网由Ø6.5 mm钢筋焊制, 网片规格1 800 mm×1 300 mm, 喷射混凝土厚100 mm, 标号C15, 混凝土配比 (质量比) 为水泥∶砂∶石子∶水=1∶2∶2∶0.6。锚索间排距为1 500 mm×3 000 mm, 锚索长度7.5 m, 每根锚索配6卷MSK2335树脂锚固剂。试验巷道层位如图1所示。

3 北翼轨道大巷破坏现状及修复思路

现场调研发现, 该巷道局部地段顶板已开裂剥落, 并逐步发展为沿巷道走向的连续破坏;底鼓突出, 尤其帮底角处已严重内移, 影响大巷成型, 而且巷道变形和底鼓并未停止。巷宽由原来的4.4 m变形到现在的3.9～4.0 m, 高度由原来的3.9 m变形到现在的3.0～3.5 m, 底板变形严重, 局部底鼓量达到了800 mm。其修复思路为:顶板施工3根长6.3 m的预应力钢绞线锚索;两帮分别施工2根长2.4 m、Ø20 mm的普通树脂锚杆和2根长6.3 m、Ø17.8 mm的注浆锚索;底板施工5根注浆锚索。

4 修复方案

(1) 挑顶扩帮 (局部变形不明显地方可不扩) →初喷30 mm→从顶部开始施工全断面锚杆→顶部3根锚索→帮部各2根锚索→施工安装帮角各2根注浆锚杆→底板清底深400 mm、宽400 mm→施工底板注浆锚索预紧→插入注浆锚杆封孔注浆→张拉锚索→底板回填垫平→帮顶复喷120 mm→帮角各2根注浆锚杆注浆加固围岩→清理成巷。

(2) 根据现场施工环境的具体情况可先将修复巷段的顶帮处理完, 再对底板进行处理, 最后再对帮角进行注浆加固。

(3) 从巷道一个方向依次修复施工, 也可从两端向中间对向施工。

5 全断面锚网索支护

巷道断面形状为直墙半圆拱形, 巷宽4.4 m, 墙高1.6 m, 拱高2.2 m, 断面面积14.6 m2, 具体支护如图2所示。

(1) 初喷:

刷大断面至设计要求:净宽4.4 m (毛宽4.6 m) 。墙高1.6 m, 拱高2.2 m, 巷道中高3.8 m, 净断面14.6 m2。敲帮问顶后即进行喷浆, 喷浆前应处理活矸, 及时喷射混凝土封闭围岩。混凝土配比 (质量比) 为水泥∶砂∶石子∶水=1∶2∶2∶0.6, 喷浆前必须清洗岩面, 喷厚20～30 mm。

(2) 顶帮锚杆:

从顶板正中位置开始依次向两侧全断面布置锚杆 (间排距均为800 mm) 配合钢筋网联合支护, 采用托盘固定, 锚杆规格为Ø20 mm×2 400 mm, 钢筋网采用Ø6.5 mm钢筋焊制而成 (网孔70 mm×70 mm) 。锚杆托盘采用200 mm×200 mm×8 mm大铁托盘。每根锚杆采用3节MSK2335型树脂药卷加长锚固。两帮锚杆间、排距均为800 mm, 锚杆预紧力不低于50 kN, 锚固力不低于200 kN。除巷帮最下面2根斜向下10°施工钻眼安装外, 其余锚杆垂直岩面施工安装。

(3) 控底锚杆:

在帮与底角交界处施工专用的底角控底锚杆, 向下30°左右施工钻眼安装, 并压住帮部钢筋网。锚杆规格同上。

(4) 顶锚索:

巷道顶板采用3根预应力钢绞线锚索配400 mm×400 mm×12 mm+200 mm×200 mm×8 mm双托盘支护, 钢绞线规格Ø15.24 mm×6 300 mm, 每孔采用7节MSK2335型树脂药卷加长锚固;3根锚索间距2 000 mm, 排距1 600 mm。锚索预紧力不低于100 kN, 锚固力不低于250 kN。使用MS15-230/55型张拉器张拉, 读数不得小于22.6 MPa。

(5) 帮锚索:

巷道两帮分别采用2根锚索加强支护。巷道两侧最下根锚索向下带30°～45°布置, 另2根锚索向上斜带10°～15°布置。两帮锚索间距1 100 mm, 最下一根锚索距离底板200 mm。帮锚索规格、锚固要求、排距等均同顶部锚索。

6 注浆支护

(1) 返修段注浆。

采用长短孔交替循环注浆, 注浆孔排距700 mm。长孔深为2 500 mm, 短孔深度为800 mm。注浆顺序为:先下后上, 先底角、后两帮、再肩窝、最后注正顶。注浆孔布置如图3所示。

(2) 底板锚注防底鼓方案及参数。

①帮角注浆加固:每两循环在帮部及靠下底角位置布置注浆锚杆, 对帮部和巷道底板进行注浆加固。注浆孔深2.5 m, 注浆锚杆Ø15 mm×800 mm;封孔可采用空心水泥卷或树脂药卷密实, 封孔深度1.0 m, 注浆最大压力2.5 MPa。②底板锚索联合底梁控底:将底板清底400 mm, 在底板每2排施工3根锚索 (注浆) +底梁, 钢绞线规格为Ø15.24 mm×6.3 m, 眼深6.0 m, 排距1.6 m;底梁长3 600 mm, 由2根2 000 mm长16#槽钢梁搭接而成, 搭接长度400 mm, 眼距1 500 mm。底梁按巷道横截面方位放置。注浆锚索先注浆, 浆液凝固达到锚固力设计要求后再放置槽钢梁张拉上紧固定。注浆锚杆由长800 mm、Ø15 mm钢管制成;封孔可采用空心水泥卷或树脂药卷, 封孔深度不小于0.5 m。注浆最大压力为2.5 MPa。

7 矿压观测

对注浆后各测站观测数据进行汇总、分析, 得到一组能反映注浆后巷道返修段普遍变形情况的数据。矿压观测巷道围岩变形曲线如图4所示。

8 结语

巷道永久支护 篇3

关键词：全煤掘进 永久大巷 锚网支护 高预应力

0 引言

霍尔辛赫井田位于山西省长子县东部，属于太行山中段西侧长治盆地的西侧，叠加有轴向为南北向、北北东向两组宽缓褶皱。主要开采煤层为3#煤层，位于山西组下部，煤层厚度4.49-7.17m，平均5.6m，煤层结构简单。矿井设计能力为300Mt/a，根据开采煤层赋存特点、顶底板岩性，确定大巷大部分沿煤层布置。由于开拓大巷巷道断面较大，辅运大巷宽度5.2m，平均高度5.6m，断面积达29.12m2，局部段断面更大，再加上煤层比较破碎，矿山压力比较大，在施工初期阶段就发生巷道变形，顶板下沉，两帮移近，底板鼓出现象，给巷道的支护和维护带来了极大困难，严重影响矿井的正常建设及生产。

1 现场地质与生产条件

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图1 霍尔辛赫开拓大巷布置图

试验地点为霍尔辛赫东辅运大巷，全煤断面掘进。巷道布置平面如图1。各大巷之间煤柱均为60m，埋深约450m。东辅运大巷沿3#煤层全煤断面掘进，煤层厚度4.49～7.17m，平均5.6m，巷道平均掘进断面为5.2×5.6m。煤层直接顶为厚度约15m砂质泥岩，呈灰黑色，并且裂隙发育；老顶为厚度约3m的泥岩，灰黑色、无岩芯；泥岩之上为砂质泥岩，厚度约为1m，灰黑色、岩芯成小片状，有自然裂隙；砂质泥岩之上为泥岩，厚度约为2.6m，灰黑色、水平纹理发育，可见植物化石，基本无岩芯；再往上为泥质砂岩，厚度为2.6m，灰色，夹薄层细砂岩。在霍尔辛赫辅运大巷采用水压致裂测得巷道地应力结果为：垂直主应力为11.10MPa最大水平主应力为12.50MPa，方向为N27°E，最小水平主应力为7.20MPa。

2 支护原则

针对霍尔辛赫煤业东西辅运大巷的生产与地质条件，结合锚网支护特点，采用强力一次支护理论，依据以下原则进行支护：①一次支护原则，即初始支护时保证巷道支护强度，防止巷道变形破坏后进行二次支护及修巷等。②高预应力及预应力扩散原则，即要求支护系统具有较高的预应力及预应力扩散能力，从而保证支护系统的刚度及具有抵御巷道变形的能力。③高强度高刚度低密度原则，即尽可能通过提高支护材料的强度及支护刚度，来降低支护密度，从而提高掘进速度。④可操作性原则，即整个支护方案应具有可实现性。⑤经济合理性原则，即在满足安全的前提下，尽可能降低支护成本。

3 支护设计方案

根据理论分析与数值模拟结果，并结合现场工程实践，确定霍尔辛赫煤业东辅运大巷采用高预应力强力锚杆锚索组合支护系统。东辅运大巷分两次掘进，首次掘进高度为3.2m，二次掘进高度为2.4m。

顶帮锚杆均采用强力锚杆和强力锚索进行支护。锚杆材质为MSG500#钢的左旋无纵筋螺纹钢，直径为22mm，长度为2400mm，屈服强度不低于500MPa，破断强度不低于610MPa。顶板锚杆采用一支K2335及一支Z2360的树脂锚固剂进行树脂加长锚固，帮锚杆采用一支Z2360的树脂锚固剂进行端部锚固。锚杆预紧扭矩不得低于400Nm。锚索材质为φ21.6mm的1×19股高强度低松弛预应力钢绞线，锚索极限破断载荷不低于550kN，延伸率不低于7%，顶帮锚索长度分别为7300mm和5300mm。锚索均采用一支K2335和两支Z2360的树脂锚固剂进行锚固。顶板锚杆间排距均为900mm，每排打设6根锚杆，角锚杆距巷帮为350mm；顶板锚索每两排两根，间距为1800mm，排距也为1800mm，设计锚索预紧力为300KN。帮锚杆排距为900mm，首次掘进时锚杆间距为850mm，二次掘进时间距为800mm，全部垂直巷帮打设。每帮每排打设7根锚杆。帮锚索每帮每两排打设3根，间距为1625mm、1275mm及1550mm，排距为1800mm，设计预紧力为250kN。巷道支护断面布置图如图3所示。

4 井下监测数据分析

为了分析评价支护效果，在霍尔辛赫东辅运大巷能够中安设了综合测站，对巷道表面位移、顶板离层及锚杆、锚索受力等进行了监测。

4.1 表面位移监测

从表面位移监测结果分析，巷道两帮移近量最大为10mm和8mm，顶板最大下沉量为6mm。巷道掘进至30m位置后，巷道两帮移近量和顶板下沉量基本趋于稳定，总体看，东辅运大巷表面位移量很小。

4.2 顶板离层监测

顶板离层监测发现东辅运大巷在掘进期间锚固区范围内外离层均为最大为12mm和7mm，均在安全范围内，说明锚杆支护合理，施加较高的预紧扭矩能够保持巷道顶板的完整性，防止其发生离层破碎。

4.3 锚杆受力监测

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图3 锚杆测力计监测曲线

锚杆测力计编号如图2所示，其中14#测力计受损无法监测，其余锚杆受力监测曲线如图3。从中可以看出，锚杆初始预紧扭矩为400Nm时，初始预紧力为40kN～100kN之间，此后锚杆受力基本稳定，其中锚杆受力最大为110kN，低于锚杆破断载荷，说明锚杆支护设计合理，能够满足现场施工要求。

4.4 锚索受力监测

锚索测力计编号如图4所示，锚索受力监测曲线如图4。从中可以看出，在锚索预紧力施加时，锚索初始预紧力为200～250kN左右，锚索受力始终保持在200kN左右，说明锚索初始预紧力设计基本合理，可以控制巷道围岩离层、变形破碎的发生，充分发挥主动支护作用。

5 结论

①霍尔辛赫煤矿东辅运大巷，巷帮高，煤岩破碎，服务年限比较长，对支护要求非常高，依据强力一次支护理论，应采用高预应力强力锚杆锚索组合支护系统进行支护，保证巷道支护具有足够的强度和刚度。

②针对霍尔辛赫东辅运大巷的特点，高预应力强力锚杆锚索组合支护系统通过采用强力锚杆和锚索，并施加较高的预紧力，增加了支护系统的强度和刚度，从而有效控制了全煤断面永久煤层大巷的离层和破碎的发生，防止巷道变形破坏。

③在霍尔辛赫煤业东辅运大巷进行了矿压监测，监测结果表明巷道表面位移量较小，巷道顶板离层仪在安全区域，锚杆、锚索受力稳定，说明支护系统成果解决了全煤断面永久煤层大巷支护难题。

参考文献：

[1]康红普，林健，吴拥政.全断面高预应力强力锚索支护技术及其在动压巷道中的应用[J].煤炭学报，2009，34（9）：1153-1159.

[2]康红普，王金华，林健.煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[J]. 岩石力学与工程学报，2010，29（4）：649-662.

[3]林健，赵英利，吴拥政，等.松软破碎小煤体小煤柱护巷高预

紧力强力锚杆锚索支护研究与应用[J].煤矿开采，2007，12（3）：47-

50.

[4]康红普，王金华.煤巷锚杆支护理论与成套技术[M].北京：煤炭工业出版社，2007.

采矿工程巷道掘进及支护分析论文 篇4

摘要：巷道掘进操作可以为采矿工程实施提供良好的作业条件，使采矿设备有足够安全方便的作业空间和环境。在巷道掘进施工中，掘进设备需要作用于岩层或土体上，然后不断前进，不断开拓空间。在掘进过程中，很容易出现岩层失稳或地质变化等状况，这些会直接导致巷道受损，严重情况下，会使巷道坍塌，造成更大的安全事故，所以相关人员还要在掘进同时，做好支护施工。

关键词：采矿工程;巷道;掘进;支护技术

在采矿工程中，相关人员有必要了解巷道掘进的施工方法和施工技术关键点，还要对各种支护方式了如指掌，如此才能使掘进支护相配套，才能使两者施工步伐保持一致，基于此，采矿工程整体过程才会安然无恙。本文主要针对采矿工程巷道掘进和支护进行分析。

1采矿工程巷道掘进的施工方法

掘进施工包括好几种类型，每种类型对地质条件要求和限制不同，相关人员在开采之前，还要做好现场勘查，以选择正确的掘进方法。工程中的岩层厚度和硬度非常大，需要采取钻眼爆破法，使岩层出现掘进切入口。钻眼爆破虽然可以实现巷道掘进目的，但在实施时，还需要考虑到这种方式对周围环境的影响，所以在实施前，需从实际出发，做好详细规划[1]。钻的洞眼，主要为火药埋设场所，相关人员还要根据爆破要求以及周围岩层承受能力、火药量等，设计出洞眼的尺寸和深度，还要做好定位标记工作，洞眼间距也要调控好，如此才能达成良好的爆破效果。洞眼各种尺寸与矿层厚度有直接关联，后者是前者施工的参考依据，相关人员要严格参照相关数据，避免过度掘进。单向掏槽方式主要针对硬度比较小的矿层，这种方式度对洞眼尺寸和断面形式有限制要求，如果这两方面超出规定范围，相关人员就要采取其他方式来继续掘进。整个矿必然会存在夹层，夹层可能出现在任何一位置，当其出现在洞眼位置处，而相关人员无法探测出时，相关人员应通过掏槽的方式来解决夹层，使其不会成为掘进阻碍。

2采矿工程巷道掘进技术应用要点

(1)控制瓦斯，做好瓦斯排放工作。在巷道掘进的过程中，不仅要考虑到支护问题，还要考虑掘进环境的安全性，在掘进中，必然会产生很多瓦斯，瓦斯是一种易爆炸性气体，如果其含量过多，浓度过高，就容易引发爆炸事故。所以相关人员还要采取正确有效的方式排放瓦斯或采集瓦斯，使巷道中的瓦斯量减少，使瓦斯得到有效利用。在掘进中，相关人员应对空气中的瓦斯浓度和含量进行实时监测，当其达到一定限制浓度时，及时将其排放出去。(2)做好通风防尘工作。巷道掘进中，烟尘粉末直接漂浮在空气中，此外还会产生瓦斯以及二氧化碳等危害性气体，这些气体和灰尘也要得到及时排除，巷道中的工作人员身体安全才不会受到威胁[2]。通风防尘是有效的手段，相关人员应在巷道内部安装通风系统，该系统分为自然风和设备通风，相关人员要对两者位置进行准确定位，使巷道内部风压和需风量满足要求，通风机要起到辅助配合作用，使灰尘和有害气体都能排出去。对于灰尘，相关人员可采取除尘器，吸收灰尘，减少空气中的灰尘量。在通风除尘中，相关人员还要注意控制巷道内部环境的温湿度。(3)落实掘进技术关键点。对于不同硬度的岩层，相关人员必须采取不同的掘进技术，并安排相关的工序，使掘进顺利进行。在硬岩掘进中，主要采取钻研爆破法，按照相关工序，相关人员要准备好钻眼设备和火药等，在钻眼后，相关人员要将合适的`药量灌输到洞眼中，然后进行放炮和通风等工作。在软岩掘进中，主要进行掘岩、装岩以及支护等操作。在掘进中，如果需要爆破，相关人员还要严格把控爆破时间，使爆破范围内无工作人员，以保证最终的爆破效果。

3采矿工程巷道支护技术要点

(1)临时性支护技术要点。如果岩层受到的掘进影响比较小，或需要采取的支护措施会影响到下一步施工，相关人员需要对该种岩层采取临时性支护措施。这种支护设施主要有木质支柱以及液压支柱等，其可对岩石起到加固作用，使其不会发生坠落[3]。在应用这种方式时，相关人员除了要保证支护设施的质量，还要保证其强度和拆卸安装的方便性。一些金属支架也可作为临时性支护设施，相关人员还要优先采用这种优势显著的设施。(2)永久性支护技术要点。永久性支护技术是岩层永久稳定的保障，也是掘进过程中常用的支护方式，其主要包括以下几种，其一锚杆支护技术。主要对顶板岩层进行加固，相关的支护设施主要有好几种类型，比如材质为玻璃钢的复合锚杆，这种设施在安装时，还要调整内端头的结构形式，控制锚杆尺寸，使其能与钻孔相适应。锚杆和岩层之间有夹角，该夹角为锐角，相关人员要注意控制角度。锚固剂主要对锚杆起到加固作用，相关人员还要做好搅拌工作，锚固施工应一气呵成，以保证支护效果。其二预制钢筋混凝土支架。在这种支护设施中，混凝土的强度和硬度以及承载能力可满足支护要求，所以其主要制定为支架形式。将其用在支护施工中时，相关人员还要对梁柱接口连接质量进行控制。只应用这种支架，可能会产生伸缩性差等缺陷，相关人员还要将其和吊环前探梁联系在一起，将这种组合形式应用在支护施工中，主要在巷道中布置一定数量和强度的支架，吊环主要对支架进行固定，所以单根支架和吊环的强度还要相适应，然后结合临时性支护设施，共同保证最后的支护效果[4]。

4结语

采矿工程作业环境本来就复杂恶劣，安全系数低，虽然有支护设施，但如果支护不当或支护力度小于环境变化程度，都有可能使开采环境变得更加恶劣。所以相关人员不仅要完全落实掘进技术和支护技术，还要保证各种支护设施的质量，在掘进支护之余，更要关注相关的注意事项，使支护能起到加固作用。

参考文献：

[1]赵寿.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].山东工业技术,(17):99.

[2]韩阳.浅谈采矿工程巷道掘进和支护[J].民营科技,2018(08):126.

[3]于锋.探析采矿工程巷道掘进和支护应用[J].科学技术创新,2018(19):176-177.

巷道永久支护 篇5

李伟民1 李德元1 高维宇1 许凤国2

[1-阜新矿业集团公司清河门煤矿,辽宁 阜新 123006；2-阜新矿业集团公司，辽宁 阜新 123000]

摘 要 针对矿井大断面、大采深、高地应力、服务年限长的巷道掘进支护现状及围岩特点，提出采用高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护技术控制大断面、大采深、高地应力巷道围岩持续变形的方法，并在我矿巷道掘进实际施工中进行支护实践应用，取得较好效果。

关键词 大采深 高地应力巷道 高强让压锚杆 联合支护

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前 言

阜新矿业（集团）公司清河门煤矿是一座开采40多年的老矿井，现在矿井的生产格局是“两区两面”，由于矿井的多年开采，现已开采三水平-800m高左右。343采区是清河门煤矿的现生产采区，开采三水平四煤组的煤炭，开采深度在-520～-820m之间，本组内多煤层可采，层间距较薄。在这种大采深、高地应力的情况下进行大断面掘进施工，巷道的支护极其困难。343采区北翼集中材料道是运输、行人兼通风的主要巷道，设计全长920m，施工标

2高在-789m左右，巷道净断面14.4m，服务年限为5年。巷道原采用锚、网、梯+锚索联合支护，掘进施工一段时间后，巷道变形严重，巷道的维护与翻修工程量较大，整个巷道范围内锚杆、锚索受力比较明显，部分锚杆的螺母崩脱，金属网形成许多网兜，容易造成冒顶事故。鉴于此种现状，为了提高巷道的掘进速度，降低支护成本，保证生产使用的安全，进行了高强让压锚杆支护技术实验。存在的问题

煤矿锚杆支护技术已经得到了广泛的应用，但目前的锚杆、锚索种类单一，难以适应不同地质采矿条件变化的需要。随着煤矿开采深度的不断加大，巷道围岩变形量大，自稳能力差，巷道变形现象会越来越严重，这对锚杆、锚索支护设计的要求也越来越严格，巷道支护问题在煤矿的安全生产中就显得更加突出。合理的支护形式及参数设计既能有效控制围岩的变形，又可以降低支护成本。巷道地质条件各不相同，同样的材料支护效果也各不一样。在深部开采掘进过程中，要面临很多影响巷道支护的问题，如：随着采深的增加，压力增大多少、巷道变形范围如何及变形量多少、巷道周边的主应力方向如何、应力随采深增大的梯度是多少，这些问题直接影响煤矿的综合效益及安全生产。也有的矿井仍沿用浅部的支护方法和管理经验，从而造成支护失效，常出现大量的折梁断腿、锚杆失效、反复维修、冒顶塌方等现象，耗费了大量的人力、物力、财力，仍不能保证安全生产。

造成这些不安全因素的原因主要是对大采深、高地应力的巷道支护没有采取有针对性的支护方式和手段，难以提出合理有效的深部地压控制措施和配套的巷道支护方法。因此，深部开采首先应解决的是巷道施工中的“安全、高效、经济、快速”支护问题。支护原则

要解决上述支护现状存在的问题，就要有一个相对于大断面、大采深、高地应力巷道支护的支护原则。采用预应力高强让压锚杆提高支护结构共同承载载荷是一个很好的解决方法。在支护与围岩的相互关系上，高强让压锚杆支护有3个突出特点：

① 符合围岩与支护结构共同承载的基本支护思想；

② 及时主动支护，即在岩体开掘早期进行让压锚杆安装，安装后即对围岩提供显著的轴向和横向的支护阻力，避免岩体松动和塑性松动圈的增大；

③ 属于柔性支护，选择合理的支护刚度，使支护完成后，仍能与岩体一起产生少量的位移，释放部分能量，既保持岩体受力平衡，又保持支护结构不失稳。

新型高强让压锚杆是在此基础上采用了一种合理有效的让压方式，在锚杆承受载荷接近过载时象安全阀一样起到让压作用，从而保护锚杆杆体不被破坏。采用高强度预应力让压锚杆可以加大锚杆的间排距，减少锚杆的用量，提高掘进速度，降低掘进成本，同时可以保证良好的支护性能。

343区北翼集中材料道属于大断面、大采深、高地应力易变形巷道，并且使用年限较长。对于这种类型的巷道，锚杆支护系统设计必须满足: ① 合理的锚杆安装应力。锚杆的安装应力是控制围岩早期变形的重要参数，安装应力过小会使围岩发生过大的早期变形，松散破碎圈增大，引起顶板破碎，锚杆受力增加。一个合理的锚杆安装应力如同液压支架的初撑力一样重要。

② 高支护强度。在大采深、高地应力、中厚煤层大断面掘进的条件下，支护强度必须提高。

③ 锚杆须具有让压性能。为了防止锚杆承受过度载荷而破断，锚杆必须有一定的变形让压性能。然而，这种变形让压必须是有“控制”的让压，通过有效“控制”的让压使巷道内的联合支护系统成为一个整体，从而改变整体支护效果。合理的让压性能应该做到锚杆在一定吨位上稳定让压，以保证巷道支护效果，防止锚杆杆体发生突然破断。

④ 提高辅助支护系统强度。一个完整的支护系统包括高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索进行联合支护，使煤层顶板形成一个整体的层状组合梁，来达到提高整体支护强度的效果。

深部巷道基本支护原则与理念就是要形成高安装载荷、高整体支护强度、锚杆变形可靠让压的最佳层状组合梁。巷道支护实践

3.1 高强度让压锚杆支护系统设计

煤矿顶板是由不同层状岩体组合成的层状组合梁，为了使组合梁达到其最佳强度，应该设计合适的锚杆长度及锚杆系统的安装应力。达到最佳组合梁的锚杆系统设计应满足下列条件：

① 通过调整安装应力，使锚杆支护系统应能够控制锚固范围内的顶板离层，这需要选择合理的锚杆类型和安装应力；

② 锚固系统应能够减少或消除顶板的拉应力区； ③ 锚杆应能够锚固在稳定的岩层中；

④ 锚固系统应有足够的能力来控制顶板，并且在整个需要支护期间内不失效。根据支护理论和支护经验，经过数值分析，确定如下支护方案：（1）锚杆支护参数

采用高强预应力可变形让压均压高强度螺纹钢锚杆支护，锚杆屈服强度为500MPa。顶板锚杆直径20mm、长2400mm，间排距为1000×800（mm），用2卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固；两帮锚杆直径18mm、长2000mm，间排距为900×800（mm），两帮用2卷Z2350型树脂锚固剂卷锚固。

（2）锚杆预应力 根据有限元分析，提高安装应力可以减小或消除顶板中的拉应力区，可以消除顶板岩层的离层，从而取得最佳层状组合梁的效果，顶板锚杆安装应力最小为40kN，两帮锚杆的安装应力不小于30kN，根据不同情况调整预应力。

（3）辅助支护系统

辅助支护系统包括鸟巢锚索、W型钢带和金属网。根据地质条件变化、煤层采动影响及围岩松动圈的影响范围等因素，选用直径17.8mm、长8300mm的鸟巢锚索，用2卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固，托盘为200×200×10（mm）的球形锚索托盘；W型钢带使用型号为BHW270-2.75，长度为4300mm，通过W形状及高强材料来提高钢带的钢性，通过锚杆联结成为一个整体；菱形金属网可有效防止漏矸、漏顶，而且其自身强度还可以控制两帮变形，并可以与让压锚索、让压锚杆、W型钢带形成一个整体，使支护系统形成整体。3.2 巷道支护施工方案

按照作业规程规定先进行敲帮问顶、打炮孔眼、爆破。爆破完毕，立即安设顶板锚杆；帮锚杆滞后工作面不大于5m，顶、帮破碎时，帮锚杆跟至工作面。要保证锚杆达到设计的预紧力和锚固力的要求，锚杆安设角度需符合设计要求。巷道支护如图1所示。

图1 巷道支护断面图 支护效果

清河门煤矿343采区北翼集中材料道采用高强让压均压锚杆支护，通过监控巷道所受掘进和采煤工作面的地压影响，掌握围岩的变形规律，以确定巷道的支护效果，以便及时采取措施保证矿井安全生产。矿压监测的主要内容包括：巷道煤岩体表面位移监测、顶板离层监测、锚杆受力状态监测、锚杆安装应力监测与锚固力监测。高强让压锚杆支护方式与原有支护方式效果相比，巷道的变形量大大减小，整个巷道范围内受力均匀，没有出现网兜现象。采用高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索进行联合支护，减少巷道的维护与翻修工程量，提高巷道的掘进速度，降低支护成本。结 论

① 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护的支护质量和支护强度均达到了预期的设计要求。在施工过程中及现在的使用时间内，巷道变形量明显减小，支护效果明显。

② 采用高强让压锚杆+鸟巢锚索+W型钢带+金属网联合支护的支护成本每米巷道比原支护方式节约128.89元，同时减少了维修、翻修的人力、物力、财力。

③ 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护可以有效控制围岩变形，在经济合理的条件下提高支护强度、支护表面质量和支护效果，提高了掘进速度，保证了生产安全。

④ 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护技术不但可以减少支护施工量、降低支护成本，而且可以防止原支护方式导致的稳定巷道“二次变形”现象，具有较高的推广价值。

第一作者简介 李伟民 男，1970年出生，1993年7月毕业于阜新矿业学院采矿专业，工学学士。现任阜新矿业（集团）公司清河门煤矿矿长，高级工程师。

煤矿巷道支护 篇6

关键词：巷道支护,稳定性,压力,深部巷道支护,支护经济性

为什么会选这样一个题目, 因为煤矿井下巷道支护是井下生产的一个核心问题, 相当于生活中的住房问题。巷道的支护方式与参数选择不合理会造成巷道维护困难, 影响行人、通风、运输, 并且浪费人力、物力。但井下条件千差万别、千变万化, 岩巷与煤巷、深部与浅部巷道、巷道处所处的围岩条件等诸多因素影响煤矿巷道的支护形式与效果, 所以必须就支护的理论层面和现场实际状况相结合, 因地因势的选择合理的支护方式, 才能满足生产的需求。

1 巷道支护的目的和任务是提高巷道的稳定性。

巷道所处的应力环境、围岩性质及巷道支护是决定巷道稳定性的三大因素。应力环境、围岩性质的选择性不大, 可改变的就是巷道的支护, 采取什么方式去支、去护选择的余地大。山西、内蒙的前两点好的矿井, 支护方式就非常简单, 但能够保障巷道的稳定性。

2 按现有的支护工艺, 井下的巷道理论上讲, 都可以支护。

巷道支护的工艺经过了三代。

第一代为刚性支护, 主要是架棚巷道, 采用木棚和金属棚支护。

第二代为金属支架, 布置在应力降低区或相对稳定的岩层内, 采用U型可伸缩支架。

第三代最为完善, 充分利用了围岩自稳能力和自身的承载特性。采用锚杆、金属网联合支护。适应性较为广泛, 不稳定层8-10米的复合顶板, 煤层由硬到软, f值0.2以上的各种散、软、破碎煤层都可支护。

3 开拓、准备、回采巷道在支护上的差异

开拓巷道绝大部分是岩石巷道, 服务年限长, 巷道支护质量要求高。对于开拓巷道, 巷道布置岩层层位的选择至关重要, 选择在相对稳定的岩层, 也就是说布置在应力环境、围岩条件好的区域, 对于减少巷道在生产过程中的维护量将大有宜处, 我常和一些同事说:感谢晓南矿的设计者, 给井下的大巷选择了一个好的岩层, 让我们日后减少了很多麻烦。晓南矿的巷道总长度在73573米, 其中开拓巷道49233米, 每年的开拓巷道维护量在1500米, 所占的比例很小。所以我们的巷修队伍主要是配合准备巷道及回采巷道的维护。在这里我说了煤矿巷道支护的第一个观点, 布置巷道的位置至关重要。

准备巷道大部分是沿煤巷道, 服务于整个采区, 所以对巷道的支护对断面、服务时间的要求比较高, 巷道掘进时应适当在断面上留有余量。另外由于回风巷道的空气比较潮湿, 对支护品及巷帮的风化比较大, 所以采用喷浆处理, 对巷道进行封闭, 可以延长巷道服务年限, 减少翻修次数, 更经济。我们曾做过比较, 对于锚杆、金属网联合支护的回风巷道, 喷浆与不喷巷道的翻修周期要差一半左右。第二个观点巷道支护形式取决于巷道的服务年限。日本车的设计理念, 到服务年限整体报费。

回采巷道主要为工作面两顺和切眼, 此部分巷道服务时间短、巷道受动压严重, 因此对于回采巷道的支护的首要考虑因素就是如何能够克服采动对巷道的影响, 保证正常的运输、通风断面。特别是有些回采巷道一侧临近采空区, 由于留设的煤柱较小, 晓南矿一般为5米, 煤柱的承压能力不足, 造成巷帮破碎, 难以维护。

回采架棚巷道受采动压力影响时表现出棚梁中心下沉、棚腿弓形, 晓南矿主要采取打设中心顶子, 刹帮时将刹杆向棚子的上部和下部集中, 空出棚腿中心受力部位。

对于锚杆金属网支护巷道, 我们采取了利用破旧钢丝绳以锚杆为节点编网的加强支护方式, 特别适用于对临近采空区侧破碎煤壁的支护。对煤柱侧煤帮的维护, 有时当煤壁破碎到一定程度后, 单纯对煤壁支护已经不能控制住煤壁的位移, 我们采取了打对顶板的帮锚索, 用顶板来控制煤帮的变形。

受采动压力影响严重的区域, 距切眼20-30米区域, 就是我们说的综采两顶超前支护段。一般支护的强度采用单体双排铰接顶梁支护。对于顶板岩性较差, 复合层厚, 压力显现特别明显的地点, 晓南矿采取备工字钢单体棚。棚距依据压力大小, 从0.5-1.0米, 下设三排铰接顶梁, 在原有锚杆巷道支护基础上形成一梁五柱的加强支护, 目的在于通过控制顶板下沉和底鼓来减缓煤帮的位移。巷道进入动压影响强烈区域时只拉底, 不开帮, 节能人力, 提高安全系数。工作面超前支护内控制巷道断面加强支护的关键在于保障支护的强度、密度和稳定性。也是工作面超前支护的原则。

回采巷道的支护观点:掘进时简单支护, 受采动影响范围采取临时加强支护。

4 深部巷道支护的特点

一般认为, 当采深达到700米以上时, 可视为深部开采。深部巷道地应力增加, 导致围岩塑性区和破坏区范围增大, 尤其煤巷两帮的煤层强度小, 在采动支承压力作用下, 塑性区和破坏区更大, 两帮相对移近剧烈, 降低了两帮对顶板的支护, 并且两帮的高地应力传递到底板, 造成深部巷道严重底鼓。这就造成巷道所处位置越深, 地应力迅速增大, 失修、严重失修的巷道比例增加。深部巷道的另一特点就是巷道发生流变的特性, 随着时间延缓、深部巷道变形持续。这一点有别于浅部巷道, 浅部巷道变形到一定时间后, 可达到相对稳定。

深部巷道支护所采取的相应措施: (1) 掘进是时增大掘进断面, 预留变形系数。 (2) 提高围岩强度, 采用锚杆支护提高破坏区围岩强度, 随着支护强度增大, 锚固体极限强度、残余强度增大。 (3) 加强巷道两帮及底板控制, 通过对两帮及底板加强支护、注浆加固, 可以提高两帮及底角破碎区围残余强度和锚固力, 有效阻止破碎区围岩的碎胀变形。大平、小康就是加强了对两帮和底板的控制。晓南矿二水平SW-1407回顺掘进也开始出现相应情况。

5 支护的经济性问题

如何降低支护成本, 取得支护稳定性和经济性的平衡点是一个永久的课题, 没有不计成本的支护方式, 特别是目前的宏观经济形势。

5.1 增大巷道设计断面、留有足够的变形量。

让压, 减少维修或达到不重新支护的维修。减少维修不仅是减少材料投入, 更重要的是降低人力成本。晓南吨煤成本中, 人力成本占53%, 材料15%, 两大块, 都可做省钱的文章。

5.2 巷道的主要受力点支护强化, 其他部分弱化。

巷道的主要受力部位在于两肩和两角, 应强化支护。传统观念中主要注重顶板的支护, 加密锚杆, 多打锚索, 实际并没有真正对巷道的受力状态做正确的分析。

5.3 不同煤岩层采用不同的支护参数。

晓南矿根据巷道的顶板岩性和煤壁硬度, 将支护的排距在0.8-1.0米之间调整, 降低了单位成本。半煤岩巷道还可适当减少两帮岩石位置的帮锚杆数量。

5.4 采用成本相对较低支护替代品。采用自制加工帮锚杆和旧钢丝绳软钢筋梁支护可以节约大量支护成本。

巷道围岩控制方法与支护方式 篇7

【关键词】巷道；围岩控制；支护方式

在煤矿生产过程中，巷道围岩控制与巷道的支护是非常重要的环节，关系到煤炭生产的高产高效与采煤安全生产。降低巷道围岩应力，提高围岩的稳定性，合理选择支护是巷道围岩控制的主要途径。回采导致的支承压力不但数倍于原岩应力，并且，影响范围大。巷道受回采影响后，围岩应力、围岩变形成几倍、几十倍急增。巷道围岩控制的实质是利用煤层开采引起采场周围岩体应力重新分布的规律，正确选择巷道布置和护巷方法，使巷道位于应力降低区内，防范回采引起的支承压力的影响，控制围岩压力。本文主要阐述了巷道围岩压力及影响因素、巷道围岩控制措施、方法和巷道保护与支护措施等技术问题。

1、巷道围岩压力及影响因素

1.1、围岩压力

（1）松动围岩压力。因巷道挖掘而松动、塌落的岩体，其重力直接作用在支架结构物上的压力，表现为松动围岩压力载荷形式，如支护没有有效控制围岩变形，围岩形成松动垮塌圈时，造成松动围岩压力，顶压显现严重。

（2）变形围岩压力。支护可控制围岩变形的发展时，围岩位移挤压支架而出现的压力，即：变形围岩压力。在围岩、支护力学体系中，围岩与支架互相作用，围岩就对支架施加变形压力。弹性变形压力是围岩弹性变形时作用在支架上的压力，弹性变形出现的速度很快，变形量相当小，围岩、支护相互作用的过程，实际作用较小。塑性变形压力是因为围岩塑性变形和破裂，围岩向巷道空间位移，使支护结构受压，这是变形围岩压力的基本形式。塑性变形的状况由巷道塑性区和破裂区的范围所决定。塑性区的扩展具有时间效应，它不再扩展时，围岩变形速度就下降。

（3）膨胀围岩压力。

与变形压力不同，它是由吸水膨胀导致的。从表面上看，膨胀压力是变形压力，而两者的变形机制完全不同。一个是与水发生理化反应；一个是围岩应力与结构效应。

（4）冲击撞击围岩压力。冲击围岩压力是围岩积累了大量弹性变形能后，立即释放的压力；撞击围岩压力是采面上覆岩层剧烈运动对巷道支护体产生的压力。

1.2、围岩压力的影响因素

围岩压力的影响因素可分为开采的技术因素和地质因素。在开采技术因素中，影响最大的是回采状况，就是巷道与采煤工作面的相对空间、时间关系。如：巷道是处在一侧、两侧或邻近煤层采动影响环境下，是受一次还是受多次采动影响，采动影响是稳定了，还是正处于采动中。还有就是巷道维护方法，如：巷旁支护方式、巷道断面形状和大小、巷道掘进的方法、巷道基本支护的类型与参数等。主要地质因素主要有：原岩应力状态、围岩力学性质、岩体结构、岩石的组成和胶结状态、围岩中水分的补给状况等。

2、巷道围岩的保护及支护措施

（1）在巷道围岩中钻孔卸压、切槽卸压、宽面掘巷卸压及在巷旁留专门的卸压空间等方法，使巷道围岩受到不同程度的卸载，把作用在巷道周围的集中载荷，转移至离巷道较远的新支承区，实现降低围岩应力。

（2）采用围岩钻孔注浆、锚杆支护、锚索、巷道周围喷浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等措施方法，增高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。

（3）架设支架可以对围岩加径向力，支撑松动塌落岩石，加大巷道的围压，保持围岩三向受力状态，提高围岩强度，限制塑性变形区和破裂区的发展。按巷道矿压显现规律，巷道支护可分为巷内支架支护、加强支架支护、巷旁支护和联合支护等形式。

3、选择巷道支护形式

煤矿井巷的回采巷道的长度一般占矿井巷道总长度的60%~70%。开拓巷道布置在较稳定的岩层内，回采巷道受煤层开采产生应力集中的影响，回采巷道支护的选择和维护就比较困难，这是一些巷道的支护方式与围岩的变形特性不适应，巷道支护的参数选择不科学；巷道支护装备和机具配套的不合理；新的材料、工艺和设备配套的技术措施、规范等跟不上，导致巷道支架失效，维护较难，必然影响煤矿的生产和安全。

回采巷道支护形式与参数的选择的基本要求，一是回采巷道要按不同煤礦的环境条件和材料，选择适合煤矿条件的支护形式；二是选择较为技术先进的支护形式，改善生产条件、减轻员工的体力劳动强度；三是巷道支架遵循巷道围岩变形规律。确保巷道断面满足煤矿生产中的掘进、采煤、通风、运输等需要，为采煤提供有利的条件；四是选择巷道支护形式要满足综合机械化采煤的要求，为高产、高效和集约生产奠定基础。

总之，关于巷道围岩压力及影响因素，煤矿技术人员要进行理论分析和进行实践总结，关于采取哪些围岩保护和支护措施、方法，选择何种巷道支护方式，应在地质和采矿理论的指导下，从矿井地质的实际出发，科学进行分析和论证而确定。

参考文献

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[2] 倪先杰等：刘庄矿首采面回采巷道支护形式的选择，陕西煤炭，2008.6

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