【正文】 下預(yù)留巷道圍巖綜合 控制技術(shù) ； （ 4）側(cè)向鉆孔應(yīng)力監(jiān)測及規(guī)律分析。 目前， 針對雙采動影響下巷道圍巖控制研究較少， 幾乎所有的回采巷道底臌控制技術(shù)都只能適應(yīng)一定的條件。 （ 5）聯(lián)合支護(hù)法 根據(jù)具體條件，綜合運(yùn)用以上技術(shù)。底板切縫或打鉆法在巷道兩幫移近量小的情況下效果比較明顯。如果在工作面一側(cè)的巷旁開一巷道，則回采巷道的受力狀態(tài)就會發(fā)生很大變化，此時(shí)卸壓煤柱的作用是傳遞應(yīng)力，而不是承受應(yīng)力。當(dāng)然爆破后的底板仍需要加固，使加固部分對下面的巖層產(chǎn)生一定的阻力。一般隨著孔徑、孔深及孔數(shù)目的增加，卸壓效果越來越明顯。 ① 切縫。 （ 2）混凝土反拱 混凝土反拱是一種適宜永久性巷道的底板支護(hù)措施，反拱具有較高而均勻一致作用于底板上的支護(hù)阻力。漿液滲透到巖層裂隙間，增加了破碎巖石之間的粘聚力，在底板中形成一個(gè)強(qiáng)度比破碎巖層大的反拱，從而在一定程度上阻止了下部巖層向上鼓起，同時(shí)，由于加固區(qū)巖層抗變形能力增加，故該區(qū)巖石的擴(kuò)容、彎曲位移 等會減少。 ① 底板錨桿。 在底臌顯現(xiàn)方面，姜耀東、陸士良根據(jù)巷道所處的地質(zhì)條件、底板圍巖性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)的差異、底板巖層鼓入巷道的方式將底臌分為： ① 擠壓流動性底臌； ② 撓曲褶皺性底臌； ③遇水膨脹性底臌； ④ 剪切錯(cuò)動性 底臌。 國內(nèi)外許多專家學(xué)者對煤礦巷道底臌機(jī)理和控制技術(shù)作了大量的研究工作，取得 一些重要的研究成果 。巷道的穩(wěn)定性狀況取決于圍巖的地質(zhì)力學(xué)條件、采掘技術(shù)條件及支護(hù)條件等。 通過已回采過工作面圍巖變形情況， 15煤預(yù)留巷道圍巖變形存在必然性，根據(jù) 15煤煤層地質(zhì)條件，采用“兩進(jìn)一回”布置方式進(jìn)行回采。例如：在回采 151306 工作面過程中 1513062 巷（回風(fēng)巷）受初次采動影響底臌達(dá)到 ～ 米，在回采 151305 工作面過程中， 1513062 巷（膠帶巷）受二次采動影響底臌達(dá)到 ～ 米，巷幫片幫嚴(yán)重，頂板變化不大 。 山西晉城無煙煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 15煤預(yù)留巷道雙采動影響下 圍巖控制技術(shù) 研究 項(xiàng)目實(shí)施方案 晉煤集團(tuán) 古書院 礦 河南理工大學(xué) 20xx年 9月 25日 15煤預(yù)留巷道雙采動影響下圍巖控制技術(shù) I 目 錄 1 項(xiàng)目的提出和主要研究內(nèi)容 .......................................................................................................... 1 立項(xiàng)背景 ............................................................................................................................... 1 國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)概況 ........................................................................................................... 1 本項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容及目標(biāo) ........................................................................................... 5 2. 項(xiàng)目研究總體技術(shù)方案 ................................................................................................................. 6 預(yù)留巷道圍巖物理力學(xué)參數(shù)測試 ........................................................................................ 6 預(yù)留巷道圍巖變形數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn) ........................................................................................ 7 回采巷道圍巖變形監(jiān)測 ...................................................................................................... 10 超前支撐壓力及側(cè)向應(yīng)力觀測與分析 .............................................................................. 11 預(yù)留巷道現(xiàn)有支護(hù)效果綜合分析 ...................................................................................... 14 152309 工作面頂板弱化處理施工安全技術(shù)措施 ............................................................. 14 1523093 巷沿煤柱側(cè)切頂預(yù)裂爆破技術(shù)方案 ................................................................... 22 1523092 預(yù)留巷道 圍巖錨索加固控制技術(shù)方案 ............................................................... 26 1523092 預(yù)留巷道 圍巖注漿加固控制技術(shù)方 案 ............................................................... 28 3. 地點(diǎn)、試驗(yàn)規(guī)模及研究進(jìn)度 ....................................................................................................... 33 4. 經(jīng)濟(jì)、社會效益及推廣應(yīng)用的前景 ........................................................................................... 33 附圖 1................................................................................................................................................. 35 附圖 2................................................................................................................................................. 35 附圖 3................................................................................................................................................. 35 附圖 4................................................................................................................................................. 36 15煤預(yù)留巷道雙采動影響下圍巖控制技術(shù) 1 1 項(xiàng)目的提出和主要研究內(nèi)容 立 項(xiàng)背景 15煤層現(xiàn)作為古書院礦的主采煤層，工作面采用“兩進(jìn)一回”布置方式進(jìn)行回采，上一個(gè)工作面的回風(fēng)巷在回采過程中保留下來，作為相鄰下一個(gè)工作面的膠帶巷。回采 152307 工作面過程中 1523072 巷（回風(fēng)巷）受初次采動影響底臌達(dá)到 ～ 米，巷幫片幫嚴(yán)重，頂板變化不大。預(yù)留巷道圍巖變形成為制約安全生產(chǎn)和采掘銜接的主要問題。實(shí)際工程中的回采巷道大多不具備保持自穩(wěn)狀態(tài)的條件，因此，必須采取一定的圍巖控制措施 。 在底臌量得預(yù)測方面，切爾尼亞克利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法對大量實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，得出了預(yù)測巷道底 臌的經(jīng)驗(yàn)公式。王衛(wèi)軍、侯朝炯認(rèn)為回采巷道的底臌以擠壓流動性底臌和撓曲褶皺性底臌為主，隨著工作面支承壓力的增加，回采巷道的底臌量增加。底板錨桿主要有兩個(gè)作用，一是 把淺部不穩(wěn)定的巖層與下面穩(wěn)定巖層聯(lián)結(jié)在一起，二是通過底板錨桿在巷道底板形成組合巖梁，抑制下部巖層因擴(kuò)容引起的裂隙張開及新裂隙的產(chǎn)生，同時(shí)，也可限制下部巖層向上鼓起，可起到一定的阻止底板向巷道內(nèi)移動的作用。 ③ 封閉式支架。在巷道底板上按預(yù)定深度和形狀挖出坑槽，再澆筑混凝土使其成為反拱。底板切縫可以將最大應(yīng)力向圍巖深部轉(zhuǎn)移，使底板處于應(yīng)力降低區(qū)，顯著增加圍巖的承載范圍。 ③ 松動爆破 在底板內(nèi)進(jìn)行松動爆破后，出現(xiàn)眾多人為裂隙，使得底板附近的圍巖與深部巖體脫離，原來處于高應(yīng)力狀態(tài)的巖層區(qū)卸載，將應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深部。否則，隨著時(shí)間的推移，由于深部圍巖的移動，會使底板重新鼓起。卸壓 煤柱壓碎以后，可將作用在其上的應(yīng)力傳遞到較遠(yuǎn)的煤體上，使得卸壓煤柱下的底板卸載，從而減小了巷道的底臌量。相反，隨著兩幫移近量的增大，縫有可能閉合，起不到卸壓作用。 聯(lián)合法即將上述技術(shù)聯(lián)合起來，一方面將巷道周邊（特別是底板）的應(yīng)力盡量向圍巖深部轉(zhuǎn)移，另一方面提高圍巖的自承能力，并給予一定的支護(hù)力。對一條特定的巷道來說，其底臌控制技術(shù)必須進(jìn)行具體的分析。 15煤預(yù)留巷道雙采動影響下圍巖控制技術(shù) 6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) （ 1）巷道兩幫相對移近量控制在 300mm 以內(nèi)； （ 2）頂?shù)装逑鄬σ平靠刂圃?300mm 以內(nèi)； （ 3）保證 1523092 巷道在兩次回采期間的安全使用。測試參數(shù)見表 1。在試驗(yàn)過程中，操作者可以進(jìn)行干預(yù)，切換控制方式，改變控制參數(shù)（力和變形），選擇試驗(yàn)參數(shù)如加載速率、變形速率、力、變形及行程的極限值等相關(guān)參數(shù)，也可以預(yù)先設(shè)計(jì)試驗(yàn)控制步驟，可由實(shí)驗(yàn)機(jī)自動來完成?；夭上锏?從開掘到報(bào)廢，由于采動影響造成圍巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖變形會持續(xù)增長和變化。在煤體內(nèi)掘進(jìn)巷道的周邊位移量取決于開采深度和巷道的圍巖性質(zhì)。遠(yuǎn)離工作面后，隨著支承壓力的降低，巷道圍巖變形速度會逐漸衰減。 可見上下區(qū)段巷道同掘時(shí)，上區(qū)段回風(fēng)巷道從開掘到廢棄整個(gè)服務(wù)期間的圍巖變形量 u應(yīng)為上述五個(gè)時(shí)期變形量之和。大都是建立某一開采階段的力學(xué)模型（如上述為老頂?shù)某醮蝸韷呵埃?，然后研究不同因素變化所帶來的?yīng)力，如圖 5 為使用 FLAC3D 建立的 一個(gè)實(shí)例 模型。 測站 布置： 布置在工作 面 前方不受采動影響 的區(qū)域 內(nèi)，距工作面 60m～ 100m 以 外 。 152309 工作面回采巷道圍巖變形測點(diǎn)布置 如圖 6。如 果生產(chǎn)和觀測互不妨礙，應(yīng)盡量 觀測 站布置在巷道內(nèi)，這樣可以獲得巷道圍巖移動及其支架的真實(shí)情況。在測量過程中，要注意保護(hù)基點(diǎn)，避免移動或損 壞，以保證測量精度。 主要觀測儀器 : 單體支柱壓力檢測儀，鉆孔應(yīng)力計(jì)，測桿，鋼尺等。 15煤預(yù)留巷道雙采動影響下圍巖控制技術(shù) 13 本次觀測是在 152309工作面軌道巷、膠帶巷超前工作面 100m，布置圍巖應(yīng)力監(jiān)測區(qū)域，分別布置一個(gè)監(jiān)測區(qū)域，每個(gè)測區(qū)內(nèi)布置 3個(gè)數(shù)顯鉆孔應(yīng)力計(jì)，間距 10m，安裝深度 10m，主要用于監(jiān)測工作面回采過程中超前支撐壓力動態(tài)形成過程及分布規(guī)律。 鉆孔應(yīng)力計(jì) 布 置圖 如圖 11所示。 針對 古書院礦 錨網(wǎng)支護(hù) 預(yù)留 回采巷道 的實(shí)地 調(diào)研 ，基于預(yù)留巷道的圍巖變形觀測結(jié)果，通過對支護(hù)效果評判指標(biāo)的研究 ， 確定了錨桿支護(hù)強(qiáng)度、圍巖強(qiáng)度、圍巖完整性、巷道埋深、雙 采動影響、巷道斷面大小作為回采巷道支護(hù)效果評判指標(biāo)；根據(jù)專家打分 ， 用 模糊互補(bǔ) 判斷矩陣分析法確定了評判指標(biāo)的權(quán)值。 15煤預(yù)留巷道雙采動影響下圍巖控制技術(shù) 15 根據(jù)礦井地質(zhì)報(bào)告可知， 15煤層綜采工作面直接頂為 K1 灰?guī)r，厚度為 ，致密堅(jiān)硬，在井田內(nèi)該巖層特別穩(wěn)定，屬堅(jiān)硬頂板，在開采過程中大面積來壓時(shí)對支架有沖擊，且初次來壓和周期來壓步距較大，礦壓顯現(xiàn)十分明顯，因此為了安全開采，需對頂板進(jìn)行弱化處理。 根據(jù) 15煤具體情況，結(jié)合首采面堅(jiān)硬頂板管理經(jīng)驗(yàn)，確定 15煤綜采工作面采用超前深孔預(yù)裂爆破的方式處理頂板。 鉆孔施工相關(guān)參數(shù) 頂板處理高度確定 工作面平均采高為 ，為保證冒落頂板能完全充填采空區(qū)，爆破的有效放頂深度 H至少為： H=M/（ KP1） 式中： M —— 采高，取 ； PK —— 巖石破碎后的體積膨脹系數(shù)，取 。裝藥長度 7m，裝藥量 ， A a B b Cc D d2 炮眼長度為