項  目  簡  介

項 目  名 稱   三軟煤層及風氧化頂板支護研究

年        度   2018年

完  成 單 位   霍州煤電集團晉北煤業(yè)有限公司

參  加 人 員   賈瑞榮、孟敏、李德輝、吳天陽、楊凱、曾步青、趙亞帆、霍風翔、王鑫、楊浩、李偉、閆潤華、成靳武、曹學寬

成 果  簡 介

1. 立項背景：

   晉北煤業(yè)公司主要沿5#煤頂板掘進，煤層厚度平均為4.7米，埋藏淺局部蓋山厚度為40—60m且裂隙發(fā)達，在施工過程中，及易遇圍巖及煤層風氧化情況，圍巖處于松散狀態(tài)，在上部圍巖作用下，頂板極易塌落，巷道成形差且支護變形量較大，極大的影響了安全生產。

   二、項目研究的主要內容：

   通過風氧化帶高分子化學漿或中空注漿礦用錨索支護技術研究的現場實測、理論分析與數值模擬等方法以及現場實踐，獲得風氧化帶巷道支護優(yōu)化參數，確保巷道施工安全和圍巖穩(wěn)定性，減小巷道返修率，形成技術可行、安全可靠、經濟合理風氧化帶巷道支護技術。

   1）多層組合拱結構支護體系

   注漿錨索注漿充填不同深度圍巖裂隙，形成一個多層有效組合拱，即錨索壓縮圈及注漿加固圈，形成的多層組合拱擴大了支護結構的有效承載范圍。

   2）防風化水侵

   利用漿液封堵充填圍巖的裂隙，隔絕空氣防止圍巖風化，防止圍巖被地下水侵蝕而降低圍巖的自身強度。

   3）提高圍巖自身支護體強度

   注漿后將松散破碎的圍巖膠結成整體，提高了巖體的內聚力、內摩擦角及彈性模量，從而提高了巖體強度，可以實現圍巖本身作為支護結構的重要組成部分。

   4）提高支護結構的整體強度和平衡性

   注漿錨索本身為全長錨固，從而將多層組合拱聯成一個整體，共同承載，避免應力集中，提高了支護結構的整體強度和平衡性。

   5）支護體受力平衡，避免應力集中導致局部破壞

   注漿后使得作用在支護體上的壓力能有效平衡地傳遞到兩墻，通過對墻的加固，又能把荷載均勻傳遞到底板。支護體厚度的加大，不僅減小作用在底板上的荷載集中，而且減小底板巖石中的地應力，減弱底板的塑性變形量，減輕底鼓。

   三、解決的關鍵問題及創(chuàng)新點：

   結合典型采區(qū)巷道的地質條件和支護現狀，分析淺埋風氧化煤層巷道圍巖穩(wěn)定性主要影響因素，提出適應淺埋風氧化帶煤層巷道圍巖類型的支護優(yōu)化方案。采用高分子化學漿或中空注漿礦用錨索加固圍巖，一方面錨索安裝后能夠及時施加預緊力，為圍巖提供支護阻力；另一方面通過注漿實現了錨索的全長錨固，漿液的擴散固結了破碎、松散巖層，提高了巷道圍巖的整體性和強度以及自承能力。

1. 社會經濟效益：

   1、經濟效益

   5-101回采工作面采用中空注漿錨索對一采區(qū)皮帶巷及一采區(qū)軌道巷兩條空巷進行維護，確?？障镅趸瘞ы敯逯ёo強度達標，使5-101工作面多回收煤柱100米，增加原煤產量10萬噸，按照噸煤盈利500元計算，可使公司2018年新增利潤5000萬元。

   2、社會效益

   經過研究解決風氧化帶頂板條件下巷道支護技術問題，使得職工的作業(yè)環(huán)境安全性全面提高，進一步保證為了職工的人身安全，促進企業(yè)穩(wěn)定。

2. 應用效果及推廣前景：

   首先在5-101回采工作面過一采區(qū)皮帶巷后段空巷進行試應用，支護效果明顯，破碎、松散巖層頂板得到有效控制，順利通過空巷，后在5-404末采通道施工及5-407兩巷進行推廣應用。通過風氧化帶高分子化學漿或中空注漿礦用錨索支護技術研究的現場實測，獲得風氧化帶巷道支護優(yōu)化參數，形成技術可行、安全可靠、經濟合理風氧化帶巷道支護技術，可以在同類型地質條件全面推廣。