论文主要基于松河矿10171回风巷冒顶事故,通过分析锚杆支护巷道冒顶的原因,进一步探讨煤巷锚杆支护存在的主要问题及采取的针对性措施,并结合工作实际提出以后锚杆支护技术应用时要解决的关键问题。

以七岭煤业综采工作面回采巷道为例,采用FLAC3D数值模拟软件,分别对工作面回采巷道掘进期间巷道围岩屈服破坏特征、巷道围岩垂直应力、巷道围岩位移特征进行分析,得出坚硬顶板条件下回采巷道最优的支护方式和支护参数,并且成功的应用于工程实践。

薛虎沟煤矿为解决复合顶板巷道围岩控制和支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了分析及应用。结果表明:复合顶板动压巷道围岩变形破坏主要是锚杆支护的主动支护作用效果差,特别是复合顶板岩层节理裂隙发育程度高,会使巷道顶板的稳定性大幅降低;结合矿井实际地质条件,采用锚杆、锚索联合支护技术,提升了锚杆、锚索的预紧力,增强了联合支护的支护强度,提高了联合支护的主动支护效应,可有效控制复合顶板动压巷道围岩的变形破坏。

分析了目前煤矿锚索支护存在的问题,在高预应力强力支护理论的基础上,提出高预应力、长度较短的强力锚索,并全断面垂直岩面布置,是高地压、大变形巷道的有效支护方式.介绍了强力锚索及配套护表构件的力学性能,将强力锚索、拱形大托板及钢筋网组成全断面强力锚索支护系统,在锚索施加预应力的同时,给钢筋网也施加了较高的预应力,使钢筋网成为预应力支护系统的重要组成部分.在潞安矿业集团有限责任公司漳村煤矿一条与回采工作面对掘的、受2次强烈动压影响的巷道中,进行了全断面高预应力强力锚索支护技术试验,巷道支护状况发生本质变化.巷道两帮移近量比原支护方式降低90%,顶板离层几乎为0,围岩变形得到有效的控制.不仅解决了巷道支护难题,而且验证了支护理论的正确性.

针对软岩巷道围岩稳定性问题,以地处区域构造大断层中的南阳坡煤矿巷道为例,提出使用预注浆复合支护新技术,建立"先勘探、预稳定、后施工、强加固、多保险、重测量、准反馈、再优化"的新施工理念。对注浆材料、锚杆规格等进行分析,现场锚杆轴力检测和围岩变形量监测证明了该支护技术的适宜性。结果表明,预注浆锚网喷U型钢架复合支护技术能有效地控制锚杆轴力和围岩变形;新施工理念比较实用,有助于保证巷道施工安全;聚氨酯类非水溶性注浆材料适合于遇水软化围岩的注浆防渗补强;巷道开挖沿纵向主动压力区大致处在25m范围左右,对于同一断面,巷道开挖对顶板的影响较大。

为解决2-208运输顺槽过断层段围岩变形量大的问题,通过分析2-208运输顺槽过断层巷道围岩变形的具体情况及断层对围岩稳定性的影响,提出采用U型棚+喷浆+注浆的支护方式控制巷道过断层区域的围岩变形量,并进行矿压观测。结果表明:巷道过断层段在采用U型棚+喷浆+注浆的支护方式后,顶底板的最大移近量为196mm,两帮的最大移近量为157mm,有效的控制了巷道围岩变形量。

针对软岩巷道遇断层后,巷道围岩出水、变形量加大、施工困难,易造成顶板垮落、漏顶安全事故的严重问题,对高应力软岩巷道过断层支护机理进行了研究。通过采用数值模拟与现场实践相结合的方法,确定锚网喷+29U型钢棚+浅、深部大孔径深孔注浆锚索+底板锚索梁加固+底板开卸压槽的综合支护方案。工程应用表明,顶底板及两帮移近量大大减小,巷道支护效果良好。

五间房煤矿西一矿井副斜井井底交岔点位于白垩系软岩地层中。该地层成岩性差,强度较低,遇水水化,遇风风化,给围岩控制带来了困难。由于岩石松软,普通钻爆法无法施工,且为了减小对围岩的扰动,采用EBZ-200型悬臂式掘进机破岩,短段掘砌,每次掘进不超过1.4m。通过采用一次支护(锚网喷+16号工字钢对棚)与二次支护(双层钢筋混凝土碹)相结合的复合支护方式,解决了白垩系软岩水化、风化等问题,有效地控制了围岩变形,达到了预期支护效果。

针对金鸡滩煤矿8.2 m大采高工作面大断面回采巷道超前支护难题,综合地质条件和推进效率等因素,确定了双列多节自移式超前支架架型。采用低初撑力、高工作阻力的支护理念和初撑力自动保证技术,开发了避锚护顶、行走调控和斜坡式连接梁等新结构,研制出回风巷和运输巷超前支架组。井下试验表明超前支架抗周期来压能力强,推进效率高,超前巷道顶板完整好,具有良好的适应性;进一步分析了超前支架整体顶梁对顶板的反复支撑作用,提出了柔性顶梁的方解决案,为超大采高工作面超前支护技术提供了示范和参考。

介绍了中厚煤层综采工作面超前支架支护的研究背景,超前支架设计选型的特点及工序衔接,并在倾角较大时,提出了采取的防滑措施,主要创新点以及在应用过程中取得的经济效益和安全效益。