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(xiàn)場實測、理論分析與數(shù)值模擬等方法以及現(xiàn)場實踐，獲得風氧化帶巷道支護優(yōu)化參數(shù)，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(jīng)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(xiàn)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(lián)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(xiàn)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(xiàn)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(jīng)濟效益：

   1、經(jīng)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(jīng)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(xiàn)場實測，獲得風氧化帶巷道支護優(yōu)化參數(shù)，形成技術可行、安全可靠、經(jīng)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。