矿业论文软岩支护技术方向论文范文

　　本文选自核心期刊《煤矿开采》，《煤矿开采》期刊是国家煤矿安全监察局主管、煤炭科学研究总院主办的国家级综合性学术期刊,面向国内外公开发行,国内统一刊号：CN11-3677/TD，国际标准刊号：ISSN1006-6225。是煤炭行业矿井开采新技术、新产品及研究成果的主要发布媒体之一。主要刊登煤矿机械、矿山电气、煤炭化学、开采技术、选煤技术、安全技术、安全教育、环境保护、技术交流、技术进步、机电技术、地质勘探、煤炭转化、问题探讨和企业管理的文章。
　　【摘要】大平矿属典型的软岩矿井，软岩支护技术对煤矿安全生产极为重要。工程技术人员经过不断探索与实践，在软岩巷道支护技术方面获得突破，并在实际生产中成功应用。

　　【关键词】大平矿,软岩支护技术,研究,应用

　　煤炭开采过程中的支护技术应用，关系到职工的生命安全。根据不同地质结构，煤炭开采中需要采用不同的支护技术。太平煤矿开采的煤层属中生界、侏罗系上统，扎赉诺尔群大磨拐组的中部含煤岩段。岩性主要有砂岩、粉砂岩、泥岩、含砾泥岩、砂质泥岩等，岩石主要矿物成分为蒙脱石、石英、高岭石、钾长石和伊利石等，属典型的软岩矿井。随着开采深度的不断加大，巷道支护问题十分突出，采用常规的支护方法，已不能满足安全生产的需要。工程技术人员经过不断探索与实践，在软岩巷道支护技术方面，取得了成功。

　　一、太平煤矿基本概况

　　大平井田开采的煤系地层为中生代侏罗系，煤层赋存深度500—600m，煤层节理、层理发育，煤层中的夹矸多为泥岩，个别为炭质泥岩，泥质胶结、质软易碎，遇水泥化，块状构造，其单层厚度在0.04～0.62m之间。煤层伪顶为泥岩或炭质泥岩，薄层状、松散易碎。直接顶为油页岩，间杂泥岩、泥页岩及菱铁矿透镜体，厚度为21m-30m。结构致密、细腻、无裂隙。抗压强度小于100Mpa，按坚固程度属于软质岩石，不易维护。煤层直接底板主要以粉砂岩、细砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩及砂砾岩。抗压强度基本小于100Mpa，按其坚固程度属于软岩，易底鼓。

　　二、大平矿软岩支护技术研究

　　（一）起步阶段。1990年与大平煤矿处于同一煤田，软岩性质相同的矿井小康矿投产。投产之初由于没能很好地解决软岩支护问题，软岩问题就困扰着新矿井，矿井面临着关闭的危险。铁煤集团组织工程科技人员会同有关大专院校、科研机构合作开始了软岩支护问题的研究。这一阶段主要是摸索软岩巷道支护技术，尤其是煤巷的支护技术。这一时期回采工作面两巷的支护形式主要由25U钢拱形金属支架支护发展到29U钢圆形金属支架外喷混凝土支护，由于在回采期间发生支护变形，补打了锚杆。实践证明，在极软煤层巷道中29U钢圆形金属支架外喷混凝土支护，虽然在回采期间发生局部破坏但通过补打锚杆能够保证巷道的正常使用。主要标志：①锚杆参与了极软煤层巷道的联合支护，并在控制围岩收敛中起到了决定作用。②全封闭喷射混凝土，解决了风、水扰动对围岩的破坏和煤炭的自燃发火。

　　（二）发展阶段。这一阶段主要是对煤巷的支护技术有了初步认识的基础上，为了对极软煤层巷道更有效地支护，在回采巷道支护中支护材料由29U钢金属支架发展到36U钢金属支架，在不受采空区影响的巷道均能保证正常回采。主要标志：36U钢金属支架支护成为极软煤层巷道支护的主要手段。

　　（三）技术成熟阶段。对于不同围岩条件下的极软煤层巷道都能选择出合适的支护结构，形成了完整的极软煤层巷道支护系列。主要标志：①2003年掘进机运用到36U钢金属支架支护的煤巷掘进中，提高了极软煤层巷道复合支护的掘进速度，月成巷速度达到了300m/月以上。②锚网、36U钢金属支架壁后充填混凝土的支护运用到硐室和车场等大断面的巷道支护中；锚网喷、36U拱、圆双层金属支架的复合支护运用到临近采空区的巷道支护中，增加了支护体的支护强度，确保了工作面正常回采。

　　三、软岩支护原则

　　（一）综合治理。首先掌握围岩的工程地质情况、岩石力学性质、物理化学性质以及水理性质，掌握地应力大小及方向，进而考虑巷道位置的选择。在围岩早期封闭、开挖工艺、各种支护结构参数的确定、对水及底板的处理以及后期加固等方面，应使支护体系和围岩特性相匹配，以便克服环境效应对巷道稳定的影响。

　　（二）联合支护。即采用多种不同性能的单一支护的组合结构，能够发挥各种支护形式各自的特点，扬长避短，共同作用，以适应松软岩层地压与变形的要求，最终达到围岩及巷道稳定的目的。

　　（三）长期监控。煤矿生产不确定性与模糊性强，工程质量不能保证尽善尽美。因此，全部围岩的长期强度和支护体的稳定，根据支架—围岩共同作用原理，当一次支护稳定后，再进行二次支护，是保证巷道始终处于良好状态的基础。由于软岩工程的复杂性，根据监控所提供的信息，及时修正设计参数，采取相应补强措施，甚至出现一些补喷、补锚的现象都是正常的。

　　（四）因地制宜。因松软岩层的多样性，针对不同地点不能采用一种模式。故软岩支护应依据不同地点的成功经验，结合具体条件，因地制宜地合理选择，然后再进行优化组合，方能取得应有的效果。

　　三、近采空区准备巷道支护技术应用实例

　　（一）概述。N1S1边切位于N1N4和N1S1工作面两个工作面之间，巷道全长226.6m，其中上车场51.5m，斜巷138.3m，下车场36.8m。距离N1N4工作面采止线回风巷侧54m，运输巷侧57m，距离N1S1工作面采止线回风巷侧43m，运输巷侧67m。N1S1边切位置见下图。

　　在N1N4工作面回采期间和回采后，N1S1边切受N1N4工作面的采动压和采空区的压力影响。比较而言，巷道受到的压力相对较小，

　　采用联合支护技术即一次支护，可保证巷道的正常使用。

　　在N1S1工作面开始回采后，N1S1边切受N1N4工作面采空区和N1S1工作面采动压和采空区压力的双重影响。巷道受到的压力急剧增大，不采取有效的支护手段，巷道将被严重破坏，甚至报废。因此，必须对支护体进行加固即进行二次支护。

　　（二）支护技术

　　1、巷道围岩分析。分析巷道的围岩性质、采动压力、采空区应力场的残余应力等影响因素。

　　2、支护设计。找出优化设计方案，进行优化设计，确定合理的支护结构和支护断面。

　　3、巷道施工工艺。确定最佳施工工艺，减少放炮震动，巷道开掘后及时进行临时支护，防止围岩松动圈扩大。

　　4、巷道一次支护形式。在N1N4工作面回采期间，巷道支护形式为锚网、36U钢拱形金属支架、壁后充填混凝土、内套圆形金属支架的复合支护。即巷道顶板以“7—6—7”的形式布置2.4m长等强锚杆，架设36U钢拱形金属支架外挂钢筋网，铺设苇席，充填混凝土支护，内套36U钢圆形金属支架，底拱部分回填矸石到设计底板。锚杆间排距800×600mm，金属支架间距600mm，充填混凝土厚度300mm。支架间以拉条连接，使支架形成整体。两棚之间备木拌增加缓冲，有利于放压使支护体与围岩协调变形。

　　5、二次支护形式。N1S1工作面2005年4月开始回采，回采期间，N1S1边切巷道受到采空区影响巷道变形剧烈，为保证N1S1工作面的顺利回采，于2005年6月对N1S1边切进行二次支护，增加支护体的强度。即在5.7m拱形棚和Φ4.6m圆棚之间喷射250mm厚的混凝土，在底梁位置浇注500mm厚的混凝土，使整个支护成为一体。底拱部分重新回填矸石到设计底板，实现巷道的二次支护。二次支护形式见下图。

　　（三）支护效果

　　1、在N1N4工作面回采期间，巷道变形较小，收敛速度小1.1mm/d，累计变形量小于200mm，工作面正常回采。

　　2、在N1S1工作面回采期间，巷道有明显变化，两帮累计变形量310mm，顶底板累计变形量450mm，收敛速度2.5—6.2mm/d。在接近采止线时，巷道变化明显，但能够保证工作面正常回采。

　　3、N1S1工作面于2006年5月回采结束，工作面拆除期间，巷道变化急剧增大尤其底臌十分剧烈，圆棚底梁变形失效，顶底板累计变形量超过2200mm，进行回底梁拉底工作，保证了工作面设备的拆除。

　　四、结论

　　通过大平煤矿全体工程技术人员、科研人员对特定软岩地质条件下支护技术的不断摸索研究，软岩巷道支护技术获得成功并在实践中得到应用，使开拓巷道延续了巷道服务年限，回采巷道保证了工作面正常回采，为国内同类型软岩地质条件矿井提供了借鉴依据，具有实用推广价值。