大断面煤巷围岩稳定控制技术专题报告.docx

大断面煤巷围岩稳定控制技术 摘要： 随着现代化矿井高产高效综合机械化开采技术的发展，煤矿的开采强度与规模大幅度增加，为满足矿井通风、运输及大型设备的安装等要求，巷道断面越来越大。巷道断面的增大，给巷道维护带来了巨大的困难，严重影响了煤矿安全高效生产。本专题将针对大断面巷道围岩变形破坏的特征，着重研究大断面煤巷围岩巷道的支护技术 关键词：大断面，减垮作用，围岩稳定，破坏特征，围岩控制 引言 目前，在我国一次能量消费结构中，煤炭占75%以上。煤炭不仅是我国的基本燃料，又是重要的工业原料，电力、钢铁、石油加工、水泥、化学原料五大行业都离不开煤炭，因此，煤炭工业的发展直接关系到国计民生。为使我国能源战略持续稳定的发展，必须稳步高效地发展煤炭工业。 随着现代化矿井高产高效综合机械化开采技术的发展，煤矿的开采强度与规模大幅度增加，为满足矿井通风、运输及大型设备的安装等要求，巷道断面越来越大。巷道断面的增大，给巷道维护带来了巨大的困难，严重影响了煤矿安全高效生产。大断面巷道的支护技术己成为一个迫切需要解决解决的问题。 1巷道支护技术发展历史与现状 巷道围岩的稳定是围岩与支护体共同作用的结果，围岩本身就是支护结构或支护结构不可分割的重要组成部分。当围岩有足够的支撑能力，围岩就处于自稳状态，勿须支护亦属于稳定结构;只有围岩自稳能力不足时，才需要提供一定的支护，以补偿围岩自稳能力不足的部分，使之成为稳定的结构。煤矿巷道的支护经历了木棚支护、砌谴支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程。多年来国内外的实践经验表明，锚杆支护是现阶段煤巷支护中最经济、有效的支护形式。与棚式支架支护相比，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度;更重要的是锚杆支护技术大大简化了采煤工作面断头支护和超前支护工艺，改善了作业环境，保证了安全生产，为采煤工作面的快速推进创造了良好的条件。目前，锚杆支护技术已在国内外得到普遍应用，是煤矿实现高产高效生产必不可少的关键技术之一。 我国煤矿于1956年开始在岩巷中使用锚杆支护，至今己有53年的历史。从锚杆支护形式的发展过程看，我国最早采用的主要是机械锚固锚杆和钢丝绳砂浆锚杆;1974年开始研制和试验树脂锚杆，并于1976年在淮南、鸡西、徐州等矿务局进行了井下试验，取得较好效果;我国还引进和应用了管缝式锚杆、胀管式锚杆等，开发研制了廉价的快硬水泥锚杆;1996又从澳大利亚引进高强度树脂锚杆，并针对我国煤矿的条件进行了大量二次开发和完善提高。可以说，国外使用过的锚杆支护形式国内基本上都使用过，但是国外没有的地质和生产条件国内基本上都有。 我国煤矿锚杆支护技术首先在岩巷中应用成功，并在岩巷中大力推广应用了以“三小”为代表的锚喷支护技术。20世纪60年代锚杆支护开始应用于采区巷道，但由于煤层巷道围岩相对比较松软破碎，又受到采动影响，巷道围岩变形大，对支护技术要求高，加之锚杆支护理论、设计方法、支护材料、施工机具、监测仪器等还不成熟，导致煤巷锚杆支护技术发展缓慢。1990年，我国国有重点煤矿煤巷锚杆支护仅占3~5%，煤巷支护主要以棚式支护为主。 在“八五”期间，原煤炭工业部把煤巷锚杆支护技术作为重点项目进行了攻关，取得了一大批水平较高的科研成果，并应用于新汉、铁法、充州、蜂峰、淮南等多个矿区，基本上解决了一般条件下巷道支护问题。1995年，国有重点煤矿当年新掘的巷道中，锚杆支护所占比重为28.19%，其中岩巷占57.2%，煤巷占15.5%。但是对于困难条件，如复合顶板、破碎顶板、煤层顶板巷道，以及沿空掘巷等，锚杆支护的可行性和适应性还没有得到深入细致的研究，煤巷锚杆支护技术发展的潜力还很大。 在“九五”期间，原煤炭部又把煤巷锚杆支护技术作为重点课题，展开深入、细致的研究试验工作。特别是1996~1997年我国引进了澳大利亚锚杆支护技术，在邢台矿务局进行了现场演示。同时经过科研院所、大专院校和煤炭企业的联合攻关，使我国煤巷锚杆支护技术有较大提高。全煤巷道、冲击地压巷道、复合顶板、破碎顶板等困难条件下锚杆与锚索联合支护技术逐步得到了应用，并取得了令人满意的支护效果和经济效益。 到目前为止，国有重点煤矿新掘进的煤及半煤岩巷，锚杆支护所占的比重达到60%左右，一些矿区煤巷锚杆支护率己超过90%。锚杆支护的大面积推广应用，解决了大量巷道支护难题，取得了巨大的技术经济效益和社会效益。 在国外，1911年美国Aberschlesin的Friedens煤矿首先应用了岩石锚杆支护巷道顶板，1918年美国西利西安矿的开采首次采用了锚索支护，以后锚固技术的应用范围开始扩大。1934年阿尔及利亚的Cheurfas大坝的加高工程首次采用10000kN级预应力锚杆作为抗倾覆锚固，这是世界上第一例采用预应力锚杆加固坝体，并获得成功。在以后的