项  目  简  介

项 目  名 称   三软煤层及风氧化顶板支护研究

年        度   2018年

完  成 单 位   霍州煤电集团晋北煤业有限公司

参  加 人 员   贾瑞荣、孟敏、李德辉、吴天阳、杨凯、曾步青、赵亚帆、霍风翔、王鑫、杨浩、李伟、闫润华、成靳武、曹学宽

成 果  简 介

1. 立项背景：

   晋北煤业公司主要沿5#煤顶板掘进，煤层厚度平均为4.7米，埋藏浅局部盖山厚度为40—60m且裂隙发达，在施工过程中，及易遇围岩及煤层风氧化情况，围岩处于松散状态，在上部围岩作用下，顶板极易塌落，巷道成形差且支护变形量较大，极大的影响了安全生产。

   二、项目研究的主要内容：

   通过风氧化带高分子化学浆或中空注浆矿用锚索支护技术研究的现场实测、理论分析与数值模拟等方法以及现场实践，获得风氧化带巷道支护优化参数，确保巷道施工安全和围岩稳定性，减小巷道返修率，形成技术可行、安全可靠、经济合理风氧化带巷道支护技术。

   1）多层组合拱结构支护体系

   注浆锚索注浆充填不同深度围岩裂隙，形成一个多层有效组合拱，即锚索压缩圈及注浆加固圈，形成的多层组合拱扩大了支护结构的有效承载范围。

   2）防风化水侵

   利用浆液封堵充填围岩的裂隙，隔绝空气防止围岩风化，防止围岩被地下水侵蚀而降低围岩的自身强度。

   3）提高围岩自身支护体强度

   注浆后将松散破碎的围岩胶结成整体，提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量，从而提高了岩体强度，可以实现围岩本身作为支护结构的重要组成部分。

   4）提高支护结构的整体强度和平衡性

   注浆锚索本身为全长锚固，从而将多层组合拱联成一个整体，共同承载，避免应力集中，提高了支护结构的整体强度和平衡性。

   5）支护体受力平衡，避免应力集中导致局部破坏

   注浆后使得作用在支护体上的压力能有效平衡地传递到两墙，通过对墙的加固，又能把荷载均匀传递到底板。支护体厚度的加大，不仅减小作用在底板上的荷载集中，而且减小底板岩石中的地应力，减弱底板的塑性变形量，减轻底鼓。

   三、解决的关键问题及创新点：

   结合典型采区巷道的地质条件和支护现状，分析浅埋风氧化煤层巷道围岩稳定性主要影响因素，提出适应浅埋风氧化带煤层巷道围岩类型的支护优化方案。采用高分子化学浆或中空注浆矿用锚索加固围岩，一方面锚索安装后能够及时施加预紧力，为围岩提供支护阻力；另一方面通过注浆实现了锚索的全长锚固，浆液的扩散固结了破碎、松散岩层，提高了巷道围岩的整体性和强度以及自承能力。

1. 社会经济效益：

   1、经济效益

   5-101回采工作面采用中空注浆锚索对一采区皮带巷及一采区轨道巷两条空巷进行维护，确保空巷氧化带顶板支护强度达标，使5-101工作面多回收煤柱100米，增加原煤产量10万吨，按照吨煤盈利500元计算，可使公司2018年新增利润5000万元。

   2、社会效益

   经过研究解决风氧化带顶板条件下巷道支护技术问题，使得职工的作业环境安全性全面提高，进一步保证为了职工的人身安全，促进企业稳定。

2. 应用效果及推广前景：

   首先在5-101回采工作面过一采区皮带巷后段空巷进行试应用，支护效果明显，破碎、松散岩层顶板得到有效控制，顺利通过空巷，后在5-404末采通道施工及5-407两巷进行推广应用。通过风氧化带高分子化学浆或中空注浆矿用锚索支护技术研究的现场实测，获得风氧化带巷道支护优化参数，形成技术可行、安全可靠、经济合理风氧化带巷道支护技术，可以在同类型地质条件全面推广。