【正文】 巖穩(wěn)定性次之； K ＜ ，圍巖承載能力低，圍巖穩(wěn)定性最差。因此，埋深 H 可作為應(yīng)力指標(biāo)來(lái)反映巷道圍巖的穩(wěn)定性。同一圍巖性質(zhì)的巷道，處于不同的采深，其應(yīng)力狀態(tài)及顯現(xiàn)的規(guī)律不一樣。圍巖強(qiáng)度的大小直接影響著作為承載結(jié)構(gòu)的圍巖的承載能力。 課題針對(duì)淮北礦區(qū)的實(shí)際條件，抓住影響巷道圍巖的關(guān)鍵因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分類，將影響礦區(qū)巷道圍巖分類的指標(biāo)進(jìn)行梳理和歸類，分為基本指標(biāo)和補(bǔ)充指標(biāo)兩大類。 因此， 分類 方法采用 多綜合因素的綜合分類方法， 通過(guò)幾個(gè)綜合因素的 選擇，得到 所有 圍巖穩(wěn)定性的具體判定 ，然后對(duì)所有細(xì)化分類進(jìn)行歸納整理，得到礦區(qū)巷道圍巖 穩(wěn)定性的分類結(jié)果 。 礦區(qū)巷道圍巖分類基本思路與方法 淮北礦業(yè)集團(tuán)主要開(kāi)采閘河、臨渙、宿縣、渦陽(yáng) 4 個(gè)煤田，地質(zhì)類別跨度大，巷淮 北礦區(qū)深部開(kāi)采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)研究 結(jié)題 報(bào)告 19 道圍巖呈現(xiàn)復(fù)雜多樣性。 （ 3） 按煤體強(qiáng)度進(jìn)行的煤層分類 煤體強(qiáng)度是決定巷道圍巖承載能力和巷道變 形量的關(guān)鍵因素，分為 3 類 1)當(dāng)煤體較穩(wěn)定， f 時(shí)，巷道最終變形量一般不超過(guò) 400 mm，為 a 類堅(jiān)硬型煤層； 2)當(dāng)煤體為中等穩(wěn)定狀態(tài)， f＝ ~ 時(shí)，巷道變形量可能達(dá)到 300~600 mm，為b 類中硬型煤層； 3)當(dāng)煤體屬于極松散軟弱狀態(tài)， f 時(shí)，巷道變形一般很大，可能達(dá)到 500~1000 mm，為 c 類松散型煤層。 地質(zhì)力學(xué)評(píng)估的主要指標(biāo)都應(yīng)包括在圍巖分類中，但很多資料收集困難，比如地應(yīng)力狀況，整個(gè)礦區(qū)沒(méi)有開(kāi)展過(guò)實(shí)測(cè)，因而該指標(biāo)不適合用于分類；巖石強(qiáng)度指標(biāo)也沒(méi)有系統(tǒng)地力學(xué)性能測(cè)試，不夠全面，且相差很大，難以用于分類。短錨固拉拔試驗(yàn)應(yīng)在巷道施工現(xiàn)場(chǎng)或井下相似圍巖中進(jìn)行，每次不少于 3 根錨桿?？刹捎勉@孔應(yīng)力解除法、微型水力致裂法實(shí)測(cè)地應(yīng)力。 淮 北礦區(qū)深部開(kāi)采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)研究 結(jié)題 報(bào)告 15 3 礦區(qū)巷道圍巖分類 及合理斷面形狀 研究 03 年已開(kāi)展的礦區(qū)煤巷圍巖分類 地質(zhì)力學(xué)評(píng)估 地質(zhì)力學(xué)評(píng)估為錨桿支護(hù)的科學(xué)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容包括現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件調(diào)查、巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)測(cè)定、原巖應(yīng)力實(shí)測(cè)、再生應(yīng)力監(jiān)測(cè)及短錨固拉拔試驗(yàn)等。 掘進(jìn)期間巷道兩幫移近量在 500~900 mm，頂?shù)装逡平吭?300~500 mm。采掘工作面經(jīng)常出現(xiàn)冒頂、漏頂現(xiàn)象，頂板管理十分困難，屬 Ⅳ 類頂板。 孫疃礦 10 煤、 7 煤頂?shù)装鍘r層抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表 22。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，底鼓量部分地段高達(dá)1300 mm，最小也為 300 mm，平均 600 mm。 2）許疃煤礦 許疃煤礦主采 3 7 7 82煤層，巷道圍巖的物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表 21。 臨 渙 礦 區(qū) 1）童亭煤礦 童亭煤礦開(kāi)采的 7 煤、 8 煤屬于典型的 “三軟兩高 ”煤層。 渦陽(yáng)礦區(qū) 渦北煤礦目前主采 8 號(hào)煤層， 煤層松軟易碎，其回采巷道普遍采用鎖腿梁配合 U型鋼支護(hù)。巖漿巖頂板，由于在煤層中的侵入部位上下浮動(dòng)，無(wú)規(guī)律可循且與天然焦之間粘結(jié)力較強(qiáng)，難以脫落，所以很不利于頂板管理。 為 了掌握淮北礦區(qū)各個(gè)礦井典型圍巖的 賦存 條件和礦壓顯現(xiàn)特征，課題組全面調(diào)研了淮北四大礦區(qū)十幾對(duì)礦井主采煤層的典型柱狀 、 各個(gè)礦井的開(kāi)采水平 、 礦壓顯現(xiàn)特征 及 圍巖地質(zhì)力學(xué)特征展開(kāi)相應(yīng)的地質(zhì)力學(xué)評(píng)估 ，為圍巖分類提供較為精確的基礎(chǔ)資料和分類依據(jù)。 3) 深部圍巖二次穩(wěn)定理論和控制技術(shù)，包 括提出并應(yīng)用研究錨架、錨錨等分步加固技術(shù)。 (4)復(fù)合型主要是地質(zhì)條件變化引起上述幾類垮冒事故組合。 (4)復(fù)合型： ① 巷道過(guò)斷層、褶曲等構(gòu)造帶時(shí)頂板垮冒； ② 巷道穿過(guò)巖性突變地帶引發(fā)頂板離層垮冒； ③ 巷道經(jīng)過(guò)采深大、地下水侵入帶等發(fā)生頂板離層垮冒。受采動(dòng)影響的巷道維護(hù)狀況除了受所處位置的自然因素影響以外，還有高應(yīng)力反復(fù)作用，特別是水平應(yīng)力影響嚴(yán)重，極易造成巷道片幫和頂板離層垮冒。 (3)頂板無(wú)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。掘進(jìn)工作面經(jīng)過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶，地質(zhì)條件突變、惡化并發(fā)育有明顯軟弱夾層或復(fù)合頂板，直接頂板松軟或松散破碎，對(duì)頂板巖性判斷不準(zhǔn)確或?qū)r性變化不重視，支護(hù)方式不及時(shí)改變或未采取有效針對(duì) 措施，頂板松散漏冒。 1)錨桿支護(hù)巷道頂板事故主要類型與原因 當(dāng)前錨桿支護(hù)巷道發(fā)生的主要事故類型如下： (1)松脫漏冒型： ① 直接頂松散破碎導(dǎo)致頂板松脫漏冒； ② 地質(zhì)構(gòu)造帶圍巖松脫漏冒； ③ 采動(dòng)影響劇烈?guī)鷰r松脫漏冒。 4) 掘進(jìn)迎頭備用料不全，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后安排的巷道補(bǔ)強(qiáng)措施得不到及時(shí)落淮 北礦區(qū)深部開(kāi)采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)研究 5 實(shí)。沿空巷道由于受上區(qū)段采動(dòng)破壞，支護(hù)條件較實(shí)體巷道差，其支護(hù)必須較實(shí)體巷道提高 一個(gè)支護(hù)等級(jí)，但在支護(hù)設(shè)計(jì)中并未得到體現(xiàn)。 5) 沿空巷道發(fā)生的冒頂事故占事故總數(shù)的一半左右。即使施工后發(fā)現(xiàn)條件變化需對(duì)巷道進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，但補(bǔ)強(qiáng)措施都沒(méi)有得到及時(shí)嚴(yán)格地貫徹落實(shí)，延誤了處理時(shí)間，最終釀成冒頂事故。施工巷道冒頂距迎頭最短的約 3m，遠(yuǎn)的則有數(shù)十米；有的是巷道掘進(jìn)貫通后甚至回采使用期間發(fā)生冒頂。煤巷錨桿支護(hù)進(jìn)尺 97 年占煤巷進(jìn)尺的 %， 02 年增加到 50%以上 [1]；支撐鋼材年消耗量下降到 1200 噸 。巷道變形量大，有時(shí)連最起碼的通風(fēng)斷面都無(wú)法保證，掘進(jìn)、回采過(guò)程中需進(jìn)行大量修復(fù)。 上述分析說(shuō)明，雖然我國(guó)在煤炭開(kāi)采技術(shù)裝備和水平上有了很 大提高，但是由于煤層賦存條件的復(fù)雜性、開(kāi)采技術(shù)水平的不均衡性以及開(kāi)采技術(shù)難度的越來(lái)越大，我國(guó)礦山在頂板災(zāi)害防治的相關(guān)理論研究、隱患探測(cè)技術(shù)、頂板災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)及裝備、頂板災(zāi)害的及時(shí)防控技術(shù)等方面不能滿足和適應(yīng)重大事故防淮 北礦區(qū)深部開(kāi)采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)研究 3 范控制的要求，還沒(méi)有形成有效的頂板災(zāi)害防治標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此是一項(xiàng)迫切和亟待解決的重大科技問(wèn)題。在大斷面巷道、開(kāi)切眼和巷道交叉點(diǎn)也是冒頂致災(zāi)的危險(xiǎn)區(qū)，需要對(duì)錨桿（索）支護(hù)質(zhì)量和頂板動(dòng)態(tài)變化能及時(shí)監(jiān)測(cè)和探測(cè)。復(fù)雜地質(zhì)條件增大了單體支柱支護(hù)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性 ，加大了單體液壓支柱有效控制頂板的難度，受地質(zhì)條件變化的影響和單體支柱護(hù)頂能力的局限性，單體液壓支柱工作面的頂板事故是控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。在松軟破碎頂板和厚煤層放頂煤條件下，煤壁片幫、端面冒頂，端頭區(qū)頂板和工作面超前維護(hù)區(qū)頂板的失穩(wěn)冒落是頂板事故發(fā)生的主要區(qū)域。 近年來(lái)，我國(guó)加大了對(duì)煤礦瓦斯災(zāi)害事故的整治力度，通過(guò)加 大投入和組織重大科技攻關(guān)，有效的遏制了重特大瓦斯事故的發(fā)生，使瓦斯事故的發(fā)生次數(shù)和死亡人數(shù)明顯降低。 礦山頂板災(zāi)害不僅危害程度大，影響面廣，而且也是誘發(fā) 其它事故連鎖發(fā)生的重大事故源。頂板災(zāi)害與瓦斯災(zāi)害引起的死亡人數(shù)之和占煤礦總死亡人數(shù)的 70％，可見(jiàn)，頂 板事故和瓦斯事故是煤礦生產(chǎn)中發(fā)生次數(shù)最多、死亡人數(shù)最多、影響面最廣的礦山重大災(zāi)害。 淮北礦區(qū)深部開(kāi)采巷道地壓控制及 頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)研究 研究 報(bào)告 淮北礦業(yè) 股份有限公司 工程技術(shù)研究院 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 淮北 礦業(yè)股份有限公司 生產(chǎn)管理部 20xx年 05月 1 目 錄 1 概述 ............................................................................................................................. 1 課題立項(xiàng)背景 ..................................................................................................... 1 礦區(qū)頂板災(zāi)害狀況 .............................................................................................. 3 常見(jiàn)頂板事故類型 .............................................................................................. 5 研究?jī)?nèi)容和研究目標(biāo) ........................................................................................... 6 2 礦區(qū)圍巖賦存條件及礦壓顯現(xiàn)特征 ............................................................................... 8 礦區(qū)生產(chǎn)礦井圍巖賦存條件 ................................................................................ 8 閘河礦區(qū) ................................................................................................... 8 渦陽(yáng)礦區(qū) ................................................................................................... 9 臨渙礦區(qū) ................................................................................................... 9 宿縣礦區(qū) ................................................................................................. 11 礦區(qū)生產(chǎn)礦井開(kāi)采水平 ...................................................................................... 13 小結(jié) ................................................................................................................. 14 3 礦區(qū)巷道圍巖分類及合理斷面形狀研究 ...................................................................... 15 03 年已開(kāi)展的礦區(qū)煤巷圍巖分類 ....................................................................... 15 地質(zhì)力學(xué)評(píng)估 .......................................................................................... 15 礦區(qū)煤巷圍巖分類 ................................................................................... 16 礦區(qū)巷道圍巖分類基本思路與方法 .................................................................... 18 劃分指標(biāo)的選取與分類步驟 .............................................................................. 19 基本指標(biāo) ................................................................................................. 19 圍巖工程性質(zhì)指標(biāo) ................................................................................... 23 附加應(yīng)力指標(biāo) .......................................................................................... 23 淮北礦區(qū)巷道圍巖分類、巷道斷面選擇及控制技術(shù) ............................................ 24 巖巷圍巖分類及控制技術(shù) ........................................................................ 24 煤巷圍巖分類及控制技術(shù) ........................................................................ 25 巷道圍巖分類實(shí)例 ............................................................................