关于深矿井回采巷道围岩的变形机理及巷道支护方式探究

2022-09-10

在深矿井的开采过程中, 由于巷道支护的相关工作受到高地应力、高地温、高渗透压、以及开采方式的影响, 在巷道进行深入挖掘的过程中, 会不断的出现锚杆断裂、锚索破损的情况, 航道顶板也会逐渐离层下降、底板鼓起、两帮凸起, 使巷道的返修工作大大增加, 即使巷道的返修工作已经做完, 但是巷道在实际工作时仍然存在很多问题, 大大增加了巷道工作中的安全隐患, 例如:顶板冒落、煤与瓦斯引起的安全事故等。笔者希望通过本文的分析和论述找出一条行之有效的巷道支护方案, 为今后相关的工作提供保障。通过本文对蒋家河矿二采区ZF204回风顺槽的具体实施计划, 分析深矿井回采巷道围岩的变形机理和巷道的支护方案设计, 希望能够给今后的相关工作带来帮助。

1. 矿井工程的介绍和回采巷道的变形特点

1.1 蒋家河矿的回采巷道工程介绍。

蒋家河矿的二采区ZF204回风顺槽, 巷道深度为, 东侧为未采实煤体, 西侧是ZF202工作面采空区, 北侧是井田边界保护煤柱, 南面是二采区大巷保护煤柱。4#煤层的厚度平均是6.2m, 包括1-2层不稳定夹矸, 煤层的倾斜角度是3°-10°, 平均6.5°;4#煤层的炭质泥岩底板的平均厚度是2.9m, 泥岩顶的平均厚度是2.02m;二采区ZF204回风顺槽沿4#煤层底板掘进, 断面为矩形, 掘进的宽度是4.5m, 高度是3.1m, 矩形断面的面积是13.95㎡。巷道计划的长度是1322m, 已经完成50m的掘进工作。

1.2 目前的支护情况。

二采区ZF204回风顺槽为矩形断面, 掘进的宽度是4.5m, 高度是3.1m, 断面的面积是13.95㎡。顶部采用Φ22*2400mm顶锚杆配合Φ14*4200mm托梁, 4500*1000mm铁丝网, 150*150*8mm钢托板, Φ22*7300mm锚索补强, 300*300*16mm拱形高强度托板。顶锚杆5排布置, 排距900mm, 托梁间距900mm, 每根锚杆使用K2355和Z2360型树脂药卷各一支。锚索“三花布置”, 排距1500mm, 间距1800mm, 锚索外露长度300mm, 每根锚索使用两支K2335和两支Z2360型树脂药卷。帮部采用Φ22*2400mm锚杆, 3100*1000mm铁丝网, 150*150*8mm拱形高强度锚杆托盘, 450*280*5mm W钢护板;锚杆排距1100mm, 间距900mm, 上排锚杆距顶450mm, 10°仰角布置, 下排锚杆距底450mm, 10°俯角布置。每根锚杆使用K2335和Z2360型树脂药卷各一支。

1.3 巷道变形破坏特征。

在现阶段巷道支护方式下巷道掘进了, 最大底臌量已经达到, 两帮移近量为, 顶板最大下沉量为, 顶板在掘进初期是完整的, 但是随着掘进进度的不断加深, 隔一段时间之后, 顶板的左侧沿巷道轴向方位已经出现了网兜的情况。对此, 我们必须对巷道进行合理的分析, 保持巷道围岩的稳定性, 保证巷道的正常使用, 进一步缩减巷道维护的整体成本。

2. 回采巷道围岩的变形机理和控制手段

2.1 地质力学的应用和分析。

对ZF204回风顺槽的方案进行设计前, 要先对巷道内部的顶板岩层结构进行查看, 要结合之前做过的地质力学测试的数据, 对围岩的基础参数有充分的掌握, 了解巷道破损的具体情况, 为今后的巷道支护方案提出合理的设想和提供数据作为今后工作的基础[1]。

2.2 围岩结构的情况和分析。

围岩结构的掌握主要是为了确定顶板支护的范围和掌握内岩层的结构面发育情况, 为今后巷道支护工作中锚杆和锚索的选取提供有力的数据支持, 为巷道中整体工作的进行提供理论依据。若顶板岩层的结构变化较大, 我们应该采取相应的方案进行控制, 要以提高巷道顶板的稳定性作为我们的工作目标, 实施具体的各项工作。

2.3 巷道控制方式。

当锚杆支护范围超过裂隙下部时, 锚索的受力程度较大, 若裂隙变形情况恶化, 则会导致锚索的断裂, 反映出我们所选择的锚杆长度不合理。当顶板岩层强度比较弱的时候, 我们要结合岩层的自身结构, 选择强度较高的锚杆进行支护工作, 保证巷道支护的方案适合工作的进行。

3. 巷道支护设计方案

通常情况下, 我们采用顶板支护和两帮支护的方法进行巷道支护方案的设计和实施工作, 根据巷道的具体情况, 通过数据的计算和分析, 确定我们设计方案的具体数据参数, 通过相关设施的利用, 完成方案的具体实施, 并且查看方案在实际中的应用效果, 根据实际情况进行调整, 确保方案的最优化。

4. 工程应用效果

我们对二采区ZF204回风顺槽采取十字布点法, 对二采区ZF204回风顺槽的围岩情况进行监测, 若顶板下沉量达到我们的相关标准, 则说明了支护工作有效的控制了巷道的变形情况, 对设计的方案我们要进行及时的调整和确认, 根据实际情况, 保证控制好巷道的变形情况。

5. 结论

通过本文的论述, 我们对矿井工程中围岩钻孔进行了观测和强度的分析, 原锚杆支护距离内, 岩层节理裂隙发育、岩层破损严重、岩层强度较弱、以及锚杆支护参数不合标准都是使ZF204回风顺槽的锚杆和锚索锚固端滑落的重要原因, 也是导致出现顶板下沉、两帮突出的主要方面。本文通过采用顶板支护和两帮支护的设计方案, 提高了锚索方案的设计效果, 使深井回采巷道的变形情况得到了合理的控制。希望通过本文的论述, 为今后深矿井回采巷道围岩的变形机理及巷道支护方式方面的研究提供良好的借鉴, 为我国矿山事业的发展贡献出自己的一分力量。

摘要：本文对某矿井工程的实际情况进行了简单的介绍, 对巷道的实际情况, 支护环节的主要工作, 以及巷道变形的破环特征这几方面进行了分析, 对回采巷道围岩的变形机理和控制手段进行了分析, 从地质力学的应用和分析、围岩结构的情况和分析、围岩强度的检测和分析, 以及巷道控制方式这几方面进行了详细的阐述, 并且提出了两种巷道支护的设计方案, 希望能够给相关工作人员提供良好工作帮助。

关键词：巷道,支护方式,分析,围岩