高应力大倾角半煤巷掘进技术研究

陈忠华李家龙

山东能源新矿集团内蒙能源长城五号矿业有限公司山东新泰271200

摘要：我国煤炭资源经过多年的开采，多数井田已进入深部开采。井田深部具有埋藏深，高应力大，倾角大，构造复杂，地质资料相对缺乏等特点，巷道支护困难大、变形快，制约巷道单进水平的提高。为了能安全经济的开采深部煤炭资源，采用新工艺、新技术是解决高应力、大倾角巷道掘进的唯一办法。

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关键词 ：煤炭；掘进技术

项目的实施能够确保井田深部开采煤炭资源时，受高应力、大倾角半煤巷的施工质量，提高巷道支护强度，延长巷道的维修周期，为矿井安全合理开采资源提供详实、可靠的科学依据。

1 原掘进工艺及存在问题

1.1 为控制巷道围岩受埋藏深、高应力大、倾角大影响而产生的变形量，原支护工艺采用加密支护。该工艺增加了人员劳动强度，降低了掘进速度，增加了支护成本。

1.2 锚索按对称或平行单体布置，受力不均匀，支护强度无法有效控制变形。

2 改变后的掘进工艺

巷道垂直埋藏深度1100-1300m，埋藏深，高应力，构造复杂，大倾角，开拓半煤巷采用“锚网桁架梁索”永久支护方式，解决受高应力、大倾角半煤巷的支护要求。

2.1 合理进行选择高强锚杆、高强金属网以及与锚杆相匹配的各构件，最大限度的发挥了锚杆支护的整体支护作用，形成了高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度的支护体系，实现了对围岩变形与破坏的控制。

2.2 合理分析大倾角煤巷的应力集中点，根据倾角大小确定锚索的支护位置，采用桁架梁+锚索跨步式布置加强顶板支护，使巷道顶板形成一个完整的整体，缩短锚索到迎头的距离，提高了巷道的支护强度。

2.3 根据煤层厚度确定巷道的高度，由于受埋藏深高应力影响，煤层易偏帮难控制，采用超前、加固支护煤层来控制巷道成型。

2.4 由于煤层受高应力影响，围岩破碎巷道成型控制能力差，合理布置断面炮眼和隔离眼位置，控制巷道成型。

3 改变后的优点及建议

3.1 优点

通过矿压观测及地质条件综合分析认为，试验巷道支护系统是合理的，断面收缩率、围岩变形都在可控制范围内，验证了高应力大倾角半煤巷支护的可靠性。

经分析认为,浅部顶板离层掘进影响期为59 天，浅部顶板离层临界值确定为36mm。深部顶板离层掘进影响期为30 天，深部顶板离层临界值为18mm。

根据已掘巷道及类似巷道的矿压观测资料，合理布置测点，进行矿压、离层监测，借助数据模拟系统合理进行掘进工作面支护参数的确定，及时调整锚杆支护间排距，减少支护工序时间，降低材料消耗，既提高了支护的可靠性，又提高了掘进速度。

3.2 建议

巷道掘进后及时进行临时支护和永久支护，尽可能减少围岩在空气中的裸露时间，杜绝支护前巷道顶板离层冒顶的发生。

第一时间对锚杆施加预紧力是保证支护效果的关键因素之一。巷道洒水冲刷时，尽量做到快速冲刷，避免围岩表面大量吸收水份，而产生膨胀变形，影响支护效果。

4 总结

该项目重点从高应力大倾角半煤巷掘进技术进行了研究，项目的实施从加强围岩支护强度和提高围岩自身承载能力两方面入手，充分发挥围岩、锚杆、高强钢筋网、桁架梁、锚索形成整体的力学性能，控制围岩变形，解决高应力作用下巷道不稳定的难题，确保了高应力大倾角半煤巷的施工质量，提高了巷道支护强度，延长了巷道的维修周期，为煤矿受高应力大倾角半煤巷支护提供了详实、可靠的科学依据。

开展高应力大倾角半煤巷掘进技术研究，对提高巷道掘进速度和安全可靠性，降低巷道维修成本，对矿井高应力大倾角开采和岩层控制具有非常重要的意义。避免巷道被破坏后再行修复造成的人力、物力和财力的巨大浪费，影响矿井生产接续，甚至危及矿井安全等。

作者简介：陈忠华，男，汉族，1977 年2 月生，山东招远人，山东能源新矿集团内蒙能源长城五号矿业有限公司矿建项目部技术经理，助理工程师，研究方向:煤炭开采技术。