大采高综采工作面切眼大断面支护技术论文[精选多篇]

第一篇：大采高综采工作面切眼大断面支护技术论文

【摘要】大断面切眼成巷的关键是支护技术。本文总结了特大断面成巷掘进工艺及顶板支护技术的先进做法和成功经验。

【关键词】大断面 切眼 支护技术

神华宁夏煤业集团羊场湾矿于2008年6月装备了一套6.2m大采高综采设备,根据设备配套要求,按照先摆支架后稳输送机、上采煤机的顺序进行切眼设备安装。这就使切眼断面一次达到宽×高=8400mm×4050mm的要求。宽断面一次成巷最关键是顶板控制技术。工作面概况

大采高首采工作面Y120201位于2#煤层12采区,总走向长度3720m,工作面倾斜长350m,煤厚6.85～7.37m,平均厚7.0m,煤层倾角3°～14°,平均为8°。2#煤层伪顶岩性为泥岩,直接顶岩性为粗砂岩,老顶为粉砂岩。切眼施工工艺

2.1 掘进工艺

(1)受掘进条件的限制,8400mm宽的切眼不可能一次掘够宽度。采用先导硐施工4700mm宽,成巷后再扩帮370mm宽的方式。

采用ABM20S型掘锚机及配套设备施工。使用ABM20S型掘锚机来完成割煤和装煤及临时支护、永久支护工序,破碎机破碎、转运。具体为:每次掘进前,司机将掘锚机调整到巷道前进方向的中间位置,按由左向右,由上向下的顺序割煤,逐步扩大到设计断面的要求。循环截割深度不大于1000mm。截割下的煤落在装煤铲板上,同时圆盘耙杆连续运转,将煤炭装入中部运输机,运输机再将落煤转载至破碎机处,再利用带式输送机转运至运输大巷处的带式输送机上。采用掘锚机自带顶护板完成临时支护,最大控顶距离为2300mm。每一循环截割完毕后施工人员将钢筋网及钢带放在顶板液压支撑架横梁上,然后靠两个液压缸顶起液压支撑架到顶板。两个尾部液压稳定架缸稳定住掘锚机,并且辅助支撑顶板。在液压缸顶起液压支撑架到顶板的同时,锚杆机开始永久支护工作。截割结束并进行临时支护后,开始进行顶、帮永久支护。顶锚杆及两帮最上两排锚杆紧跟迎头,两帮锚杆中最下两排锚杆滞后迎头不得超过15m。锚索永久支护滞后工作面迎头不得超过30m。

(2)在距离4700mm导硐成巷施工50m之后(综掘机滞后掘锚机的距离不小于50m),采用S150J型综掘机进行3700mm的扩帮施工,采用由下向上左右循环截割。通过综掘机二运皮带将渣运输至切眼导硐掘进使用的刮板输送机运出。采用金属前探梁(1.5寸和2寸的钢管各三根,每根5.0m,φ20mm的圆钢三根,每根长500mm,卡子6个,每个前探梁2个)临时支护,循环进度为150mm(两片网),最大控顶距离为1800mm。截割结束并进行临时支护后,开始进行顶、帮永久支护。锚索永久支护滞后迎头不超过30m。

2.2 顶板控制

(1)支护形式

采用“锚网+钢带+锚索”联合支护。支护材料为顶板采用螺纹钢锚杆、工作面推进方向煤帮采用玻璃钢锚杆锚杆、扩帮侧老空煤帮采用圆钢锚杆、钢绞线锚索、铁托板、槽钢托梁、金属网、木托板,塑钢网。

第1次导硐掘进4700mm宽巷道时,巷帮布置φ20×2000mm的玻璃钢锚杆,间排距为1000×1000mm,每根锚杆安装2节φ35×350mm树脂药卷;顶板采用φ20×2500mm的螺纹钢树脂锚杆,锚杆间排距为750×750mm,每根锚杆安装4节φ23×350mm树脂药卷,每根锚杆使用一块150×150×10mm铁托板。

第二次切眼宽度扩够后,扩帮侧老空煤帮使用φ18×1800mm圆钢锚杆,间排距为1000×800mm,每根锚杆安装2节φ35×350mm树脂药卷,每根锚杆使用一块400×200×50柳木托板配合一块150×150×10mm铁托板;顶板采用φ20×2500mm的螺纹钢树脂锚杆,锚杆间排距为750×750mm,每根锚杆安装4节φ23×350mm树脂药卷,每根锚杆使用一块150×150×10mm铁托板。

锚索为φ17.8mm(1×7)钢绞线长8300mm,锚索间排距为2000×2000mm,锚索托梁长度为2400mm,在切眼正中和左右各2000mm补打锚索,锚索间排距为2000×2000mm, 锚索托梁长度为4400mm,每根锚索装6节φ23×700mm树脂药卷;2400mm的锚索托梁支护距离迎头不超过30m, 4400mm的锚索托梁支护距离迎头不超过50m。金属网规格为3700×900mm(网格150×150mm的钢筋网, φ6.5mm圆钢加工而成),顶部每排锚杆压一根钢带,钢带为φ18圆钢焊接加工而成,长度3700mm;巷道扩帮侧老空煤帮挂设塑钢网,网子为15m×2.5m, 网格50×50mm。在巷中支设1排单体液压带帽点柱,间距为1000mm。最终成巷后巷宽8400mm,总支护布置为:顶板锚杆12排、两帮锚杆各4排、锚索7排、单体液压支柱1排,如图1、2所示。

(2)支护机理

导硐每掘进2.3m后采用锚杆进行及时支护,扩帮每掘进1.8m后采用锚杆进行及时支护,顶板短时暴露尚未下沉或未出现离层时就及时安装上锚杆,进行悬吊、挤压加固,保持了浅部顶板的完整性及相对稳定性。

锚索支护弥补了锚杆长度的不足,预应力大,承载能力强。其实质就是把锚索深入到深部稳定岩石中,对被加固的岩体预先施加压应力,限制岩体的松动变形,从而保持围岩稳定。

当锚杆支护形成的压缩圈厚度小于松动圈厚度时,锚杆支护的悬吊作用减弱,顶板会离层脱落。再采用预应力锚索补强加固,锚索长度大、预应力高、快速承载能力强,形成压缩圈厚度大,在较大预应力的作用下,把上部稳定岩层和下部组成的岩层梁再组合在一起,每根锚索周围形成的压缩区域彼此重叠,在复合顶板中形成一个厚度更大的均匀连续压缩带,各岩层面互相挤压,层面摩擦大大增加,使复合顶板形成拱梁,从而有效的提高了顶板的整体性、稳定性,加强了顶板的自承能力。支护效果和经济分析

过去,羊场湾矿在围岩应力集中、顶板破碎的巷道中均采用锚杆加钢棚支护,支护费用高,工人劳动强度大,工序复杂,单进低。近几年来,根据顶板赋存条件开始大面积推广锚杆、锚索联合支护技术替代钢棚等支护形式。到目前为止,所有掘进巷道全部采用这种支护形式,覆盖面达100%。

(1)用锚网、锚索联合支护,每米巷道支护费用降低1000多元,每年节约支护费用近4000多万元,创造了客观的经济效益。

(2)用锚网、锚索联合支护,其运输量、运输环节及消耗量少,工人劳动强度大大降低。短掘短锚做到及时支护,消除了空顶作业,改善了安全环境,带来显著的社会效益。

(3)用锚网、锚索联合支护,巷道断面利用率提高17%,通风阻力下降10%,明显的改善安全生产环境。结论

(1)在34.03m2的特大断面切眼的掘进工艺过程中,最难的是支护技术。利用锚杆、锚索联合支护形式是最好的一种选择。锚索长度大、预应力高、快速承载能力强,不占巷道空间。既能满足支护强度要求,又能保证安装设备时不受支护影响。

(2)大采高工作面除切眼外的其它巷道,如顺槽、盘区等大断面巷道的支护均采用锚网、锚索联合支护形式。从切眼来看,从巷道开掘到设备安装结束的4个月时间里,巷道顶板没有出现大量下沉或冒顶事故。从工作面开采过程来看,现已推进了1400多米,两顺槽超前段采用较简单的超前维护即可保持顶板完整、无明显下沉。由此证明,所选锚网、锚索联合支护形式,规格、参数等均能满足现有顶板管理要求,这种支护技术是非常成熟有效的,值得全面大力推广。

第二篇：煤矿大采高

编者按

随着我矿大采高工作的全面开展，我矿各单位积极协调配合，全力以赴大采高工作面的建设，涌现出一个个感人的故事。本期栏目开始，我们特设大采高人物专栏，为大家讲述《和大采高有关的故事》。今天故事的主角是我矿机电科科长赵子双。赵子双担任机电科长短短3年来，机电科连续3年被评为“矿先进集体”，他个人也被评为“2011集团公司劳动模范”。特别是在大采高设备运输过程中，他积极组织协调，无时不刻地跟踪着各种设备，全力保证设备顺利到位。

在路上

“拆开所有的设备达不到了解，那我就不用当机电科长了。”赵子双一边认真地画着井下各类设备的分布情况，一边为笔者详细地讲解着工作面的生产原理。看着那些条理分明的设备分布图，笔者深深被折服。

1998年，我矿引进了第一台综掘机。正当大家为结束炮采而欢呼雀跃时，新的问题出现了：这台50型综掘机不太听话，经常发生故障。由于对机器的不熟悉，加之这台综掘机引进时便已有多年工作史，大家一时傻眼了。赵子双二话没说便深入井下，在工作面现场边看书边摸索，拆开部件，认真琢磨，几天后硬是驯服了这台综掘机。

现在，他只要俯下身子在发生故障的设备旁仔细听声、摸索部件，便可以知晓问题所在了。能够有如此纯熟的维修经验，与他多年来孜孜不倦的钻研精神是分不开的。这种坚持不懈的努力一直伴随他到现在。

要说工作中没有困难，那是假的。为了保证大采高工作面所需设备能够早日到位，赵子双积极组织协调，曾多次派单位职工到远在郑州的设备生产厂家“蹲点”，想方设法磨破嘴皮督促厂家即时生产，只要设备一下流水线，第一时间护送设备“回家”。

2011年7月初，得知大采高超前支护已经到达两渡，大家欣喜若狂：离大采高投产又近了一步！运输车辆走到何家广场附近的铁路涵洞前，一下子傻眼了：由于这批超前支护都是为大采高工作面特意定制的，体积硕大，以至于无法顺利通过涵洞。这可怎么办？眼睁睁看着满满23车的设备，赵子双一声令下：拆！炎夏的七月，酷暑难耐，他组织科里十多个同志，光着膀子，对设备进行二次卸装，硬是卸了整整三天，最终将23车的超前支护安全运送到大采高设备储存库。

如今，大采高所需综采机、液压支架、刮板输送机、胶轮车等大型设备已经陆续到货，我矿量身定制的全球最大最先进的湿式刀形截齿分体滚筒也顺利入住设备储存库。看着一车车的设备鱼贯而入，赵子双悬着的心渐渐放下了：期盼着那个风和日丽的日子里，大采高按期投产！

第三篇：大断面隧道穿越水塘施工技术

大断面隧道穿越水塘施工技术

1.工程概况

武广客运专线新广州站金沙洲隧道，进口位于佛山市南海区里水镇洲村，出口位于黄岐镇沙溪村，南侧紧临广州西环高速公路的沙贝站及浔峰洲站。在隧道沿线地面，有高速公路及二、三级公路通过，交通便利。

金沙洲隧道位于剥蚀残丘与冲积平原地貌单元及剥蚀残丘陵地貌单元；地表主要为农田、鱼塘、果园及苗圃，小河渠、小涌较发育，部分地段分布农村低层房屋，山顶最大标高67.626m，相对高程67.626~1.303m。渠涌水位因季节而变化，区内河道因地表平坦，高差小，标高1.02~3.03，故水流平缓。

场区处于南亚热带海洋性季风气候区。2.穿越水塘区段的地表概况

DK2193+470横断面图DK2193+380DK2193+400DK2193+420DK2193+460DK2193+360DK2193+340DK2193+440隧道轮廓线猪圈DK2193+480DK2193+340~+510段共穿越水塘两个，DK2193+337~+398鱼塘经过征地，已排尽塘水，隧道穿越时候已干枯一个月余； DK2193+400~+448鱼塘征地滞后，造成鱼塘基本未排水，其中DK2193+440附近埋深仅3.56m，其中淤泥层厚度1m。猪圈位置如图所示，埋深10m，基础为回填土。DK2193+500以后，鱼塘鱼塘左 边 线隧道中线右 边 线-4.39DK2193+365横断面图金沙洲隧道DK2193+340~+500段线路平面图

DK2193+500-2.29 隧道穿越一座小山。3.施工方案及方法 3.1施工工序安排

DK2193+337~+398鱼塘在按照设计文件施工，安全通过。根据局指挥部的统一安排，要求我们安全快速通过DK2193+400~+448鱼塘。考虑到隧道仰拱滞后，施工危险系数加大，因此施工工序安排如下：

3.1.1 为了保证施工的顺利进行，在穿DK2193+400~+448鱼塘前，暂时停止上台阶掘进，封闭掌子面，缩短上台阶与仰拱、衬砌的距离，以增加安全通过鱼塘的安全系数；同时保证在上台阶掘进过程中，仰拱及衬砌施工紧跟，严格按照设计及规范施工。

3.1.2 加快每道施工工序的施工进度，缩短工序交接班时间。成立工作组，对工序循环时间进行跟踪，并分析工序滞后原因，确保安全快速通过鱼塘。

3.1.3 开挖支护安全通过后，仰拱施工、衬砌施工必须在15天内施工完毕。3.2 主要工序施工方法

3.2.1 超前预报

金沙洲隧道施工采取地质法（掌子面地质描述法）、物探法（TSP、红外线法）及钻探法（超前深孔钻探、炮眼孔加深钻探）等综合方法进行超前地质预测预报工作。通过地质法缝隙前方地质构造，通过物探法预报前方不良地质，通过对预测预报方法相互印证，不断总结提高预测预报的水平和标准性。隧道穿越鱼塘后，证明预报准确性较高：隧道左侧以灰岩、强风化为主，右侧及拱顶以砂岩、全风化为主，局部有渗水，渗水为黑色，带有猪圈排水异味。

3.2.2 超前支护

设计为45根长10mφ89超前管棚（搭接3m）及47根长4.5mφ42超前小导管，环向间距皆为40cm。经现场以往经验确认，按设计施工管棚角度过大，实际效果较差。更改为在覆盖层较厚处扩50cm的管棚工作室，施工30~35m长超前管棚，搭接5m。并且加密超前小导管间距及搭接，小导管间距调整至35cm，并调整至进尺1.5m施工循环3.5小导管，搭接2m。效果同双排小导管。

3.2.3开挖及支护

经过前期监控量测数据分析讨论，将开挖预留量由设计8cm调整至28cm，并加大监控量测点布置。每循环开挖进尺0.5m~0.75m，开挖完成后立即进行初喷4cm混凝土并封闭掌子面后进行支护。

支护参数严格按照设计施工，上台阶φ42锁脚锚管由设计每侧1排（2根）增加至2排（4根），保证钢架的固定，并严格注浆饱满。

3.2.3 仰拱及拱墙衬砌施工

仰拱及拱墙衬砌及时跟进，与掌子面距离分别小于40、90m。3.2.4 监控量测

监控量测是金沙洲隧道穿越鱼塘施工安全的一项重要措施，施工过程中我们加强了洞内外观察，进行掌子面地质描述，对围岩变形及支护结果应力、应变检测，及时地反馈检测信息，检测信息化施工，确保工程安全。4.结语

每一项基础工程在施工过程中都会遇到各种技术难题。在大断面隧道施工中，穿越水塘问题也是不容忽视的。隧道是动态施工的，施工处理中有很大程度的变更设计的内容，一味参照设计的施工方法或施工组织设计，往往也会使施工存在很大的难度。综上所述，通过采取优化施工组织、科学攻关、加大投入等特殊措施，克服了施工地质情况复杂、埋深浅、水塘未及时排水等困难，安全快速完成了DK2193+400~+448鱼塘的穿越，取得了良好的经济效益，为公司在浅埋施工积累了宝贵的施工经验。

第四篇：七米大采高高效开采技术总结

补连塔煤矿七米大采高高效开采

技术专项总结

中国神华能源股份有限公司 二零一二年三月二十二日

一、矿山基本情况

补连塔煤矿是中国神华能源股份有限公司在神府东胜煤田开发建设的特大型现代化矿井之一，矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇，井田东以乌兰木伦河一级阶地的西缘为界，南与上湾井田连接，西与呼和乌素及尔林兔毗邻，北与李家塔矿接壤，其地理坐标为：东经：109º 56′50″～ 110º 10′18″，北纬：39º 15′16.5″～ 39º 24′15″。

补连塔矿是一座集生产和洗选为一体，产、运综合布局，统筹建设的高产高效现代化矿井，矿井前身为原马家塔斜井，1988年4月开始建井，设计能力为0.6Mt/a，于1990年建成，同年决定改扩建为3.0Mt/a的大型矿井，1997年10月16日建成投产。1998年开始1000万吨技术改造，2003年矿井生产能力达到20.0Mt/a，2004年中国神华能源股份有限公司决定再次对补连塔矿进行改扩建，设计能力为20.0Mt/a，2005年6月14日改扩建完成并移交生产, 2009年5月中国神华能源股份有限公司决定再次对补连塔矿进行改扩建，设计能力为25.0Mt/a，同年12月改扩建完成并移交生产。2010年核定生产能力为25.0Mt/a。

补连塔煤矿地质结构简单、煤层赋存稳定，开采技术条件好，井田内有可采煤层11层，主要可采煤层12煤层、22煤层和31煤层。井田内各煤层主要为长焰煤、不粘煤，属特低灰～低灰、特低硫～低硫、特低磷～低磷、中高发热量煤的优质动力及化工用煤。截止到2011年底，矿井保有储量为19.8亿吨，可采储量为12.5亿吨，矿井剩余服务年限为38.5年。

矿井主要采煤方法为长壁后退式回采，全部垮落法管理顶板。2010年1月份矿井22303工作面布臵完毕，建成世界第一个7米大采高

工作面，工作面长为301m，推进长度为4996m，平均煤层厚度为7.31m，工作面可采储量为1311万吨。22304工作面为神东煤炭集团第三个7米大采高综采工作面，工作面长为286.2m，推进长度为4881.5m，平均煤层厚度为7.08m，工作面可采储量为1187.97万吨。矿井22煤三盘区工作面核定工作面回采率为93%，2011年三盘区7米采高工作面回采率为95%。

二、7米大采高采煤工艺技术

2010年1月份补连塔矿革新大采高工作面采煤工艺，在设备配套方面立足国际先进水平，大胆选型、优化组合，配备7米大采高液压支架及配套设备，创建了世界最大采高、超重型综采工作面，解决了7米厚煤层一次采全高的技术难题，使工作面回采率提高到95%。

（一）割煤方式

采用端头斜切进刀双向割煤方式（割三角煤），进刀距离为70.5m，截深为0.865m。进刀方式:斜切入煤壁→推溜→割三角煤→拉架→返空刀→推溜六个过程。

进刀距离70.5m(共34架)AAa运输顺槽AA机 头采 煤 机刮 板 机18.85m32.8m18.85mAAAb机 头刮 板 机A采 煤 机AcAAA机 头采 煤 机刮 板 机Ad机 头刮 板 机AAA采 煤 机a-斜切进刀并移直运输机；b-割三角煤；c-返空刀；d-开始正常割煤

采煤机进刀方式图

工作面机头和机尾顶板创新采用垂直方式过渡。煤机至机头机尾时利用4架距离将采高由6.8m过渡至6.0m，然后在机头机尾过渡架处将采高由6.0m垂直过渡至顺槽高度后与顺槽割透。这样不仅减少了过渡损失煤量，同时打破了端头必须平缓过渡的常规方式，与常规过渡方法相比较，过渡区的顶煤留设量减少，全工作面过渡区顶煤回收提高18.2万吨。

工作面顶板剖面线22303回顺22303运顺321***9148******57473727187654机头机尾过渡示意图

（二）装煤方式

采煤机割煤时利用滚筒上的螺旋叶片旋转将煤抛至刮板运输机内，再由可伸缩胶带机将煤运至地面煤仓。

（三）运煤方式

刮板输送机将煤运至机头后侧卸入桥式转载机，经破碎机破碎后运至转载机机头卸入可伸缩带式输送机机尾。

（四）支护方式

工作面采用两柱掩护式液压支架进行支护；运顺超前20m范围采用太原煤科院生产的四柱支撑掩护式液压支架(ZYDC3000/28/47型)结合单体进行支护；回顺超前20m范围采用太原煤科院生产的支架组

(ZFDC3000/26.5/47型)进行支护。

（五）采空区处理方式 采用自然垮落法处理顶板。

通过应用以上技术，每刀生产原煤量增加235吨（与6.3米工作面比较），回采率较使用6.3m支架提高了9.5%。

三、专项资金实施情况

矿井在2011年获得矿产资源节约与综合利用奖励资金1000万元，为确保专项资金使用的合理性和规范性，做到专款专用，公司成立了专项资金组织领导机构，将该资金用于进一步完善工作面设备配套，确定购臵1套DBT 3*1600KW刮板机机头架、机尾架（含变线、过渡槽），转载机机头架及起坡段和破碎机机头架,进一步提高了原煤回采效率。

四、近几年完成的用于提高“三率”的项目投资情况

（一）2008年投资了500万进行7米大采高可行性研究、确定合理、经济的煤柱宽度、研究确定了工作面两顺槽的布臵、煤柱留设宽度及大采高工作面巷道支护参数。投资了1800万完成了22303工作面（7米大采高）两顺槽、切眼及回撤通道的巷道掘进。2008年用于提高“三率”的项目总计完成投资2300万元。

（二）2009年投资了2.97亿元购买163套大采高、高阻力液压支架及采煤机等配套综采设备（见下表）。投资了120万研究7米大采高工作面两端头垂直过渡的创新技术。投资了2780万完成22304作面两顺槽、切眼及回撤通道的巷道掘进，完成三盘区专用回风巷的掘进。2009用于提高“三率”的项目总计完成投资32600万元。

（三）2010年投资了200万对采煤机离合器进行改造（因改造7LS7煤机时牵引块加了一级惰轮、支腿加高、滚筒加大，机身重量增加，但没有相应加强牵引离合器，致使频繁损坏）。投资了70万进行22303工作面两顺槽巷道的补强支护。投资了30万进行7米大采高工作面矿压观测、分析、研究，确保工作面顺利、安全推进，为安全贯通提供技术保障。投资12000万购买四盘区采全层回采液压支架。2010年用于提高“三率”的项目总计完成投资12300万元。

（四）2011年投资了21000万元购买7米大采高工作面回撤专用设备180台。投资了400万用于进行22303工作面回撤通道注射高分子加固材料。2011年用于提高“三率”的项目总计完成投资21400万元。

五、矿产资源节约与综合利用经济效益计算与说明

矿井将逐步在具备条件的厚煤层布臵大采高工作面，加强矿产资源节约与综合利用。各项经济效益计算如下：

（一）2011年实现的经济效益计算如下：

1.22303工作面总推进长度为4996米，2011年推进剩余段978米，工作面使用7米支架后，实现经济效益：

978÷0.865×235×331.03 =8795万元

（22303工作面已回采完毕，2011年推进长度978米，截深0.865米，每刀煤比6.3米采高多回收原煤235吨，原煤售价331.03元/吨）

2.22304工作面推进长度为4981.5米，2011年共推进了3112米，工作面使用7米支架后，实现经济效益：

3112÷0.865×223.4×331.03 =26605万元（截深0.865米，每刀煤比6.3米采高多回收原煤223.4吨，原煤售价331.03元/吨）

补连塔煤矿自使用7米大采高设备后，2011年盘活煤量106.95万吨，实现的经济效益总额35400万元

（二）矿井后续工作面预期实现的经济效益计算如下： 1.预计22304工作面剩余推进长度产生的经济效益

其预期经济效益可按下述方式初步估算：

1869.5米÷0.865米×223.4吨×331.03元/吨=15984万元（22304工作面剩余推进长度1869.5米，截深0.865米，每刀煤比6.3米采高多回收原煤223.4吨，原煤售价331.03元/吨）

2.预计矿井22煤三盘区22305～22309工作面产生的经济效益计算如下：

矿井22煤三盘区的22305、22306、22307、22308、22309工作面。22305～22309工作面长度分别为：301m、322m、301m、301m、301m;推进长度分别为：4684m、4684m、4684m、4684m、5320m。

预计在22305～22309工作面可盘活原煤量为：

〃（原煤容重为1280kg/m3,工作面采出率为0.95，原煤售价331.03元/吨,采用大采高支架后的采高为7米，工作面原来采高为6.3米）

预计产生的经济效益为：331.03*6084194=201405万元 3.预计矿井12煤五盘区12509～12515工作面产生的经济效益计算如下：

矿井12煤五盘区的12509、12510、12511、12512、12513、12514、12515工作面均为大采高工作面（7m），12509～12515工作面长度分别为：330m、330m、330m、330m、300m、330m、330m、;推进长度均为：3100m 预计在12509～12515工作面可盘活原煤量为：

[330*3100*（7-6.3）*6+300*3100*（7-6.3）] *1.28*0.95 =6015840吨

（原煤容重为1280kg/m3,工作面采出率为0.95，原煤售价331.03元/吨,采用大采高支架后的采高为7米，工作面原来采高为6.3米）预计可产生经济效益331.03*6015840=199142万元

4.按照设计矿井22煤五盘区将布臵20个大采高工作面，预计可盘活煤量为：

20*3700*300*（7-6.3）*1.28*0.95=18896640吨，预计可产生经济效益为：331.03*18896640=625535万元；（设计工作面推进长度为3700米，工作面长度为300米，原煤容重为1280kg/m3,工作面采出率为0.95，原煤售价331.03元/吨,采用大采高支架后的采高为7米，工作面原来采高为6.3米）

5.按照设计矿井22煤四盘区将布臵16个大采高工作面，预计可盘活煤量为：16*3100*330*（7-6.3）*1.28*0.95=13932441吨，预计可产生经济效益为：331.03*13932441=461205万元。（设计工作面推进长度为3100米，工作面长度为330米，原煤容重为1280kg/m3,工作面采出率为0.95，原煤售价331.03元/吨,采用大采高支架后的采高为7米，工作面原来采高为6.3米）

预计矿井后续大采高工作面使用7米大采高设备后，预期盘活煤量4621.7万吨，预期实现的经济效益总额1529924万元。

可见，采用厚煤层一次采全高技术开采，可大大提高资源回收率，延长矿井服务年限。该项目的研究已经为矿井及公司带来巨大的安全效益和经济效益，还将带来更大的安全效益和经济效益，同时对矿区的可持续发展及国内同类矿井的厚煤层开采具有重要的借鉴意义。

第五篇：B090406 让压支护技术在大采深、高地应力巷道的应用

让压支护技术在大采深、高地应力巷道的应用

李伟民1 李德元1 高维宇1 许凤国2

[1-阜新矿业集团公司清河门煤矿,辽宁 阜新 123006；2-阜新矿业集团公司，辽宁 阜新 123000]

摘 要 针对矿井大断面、大采深、高地应力、服务年限长的巷道掘进支护现状及围岩特点，提出采用高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护技术控制大断面、大采深、高地应力巷道围岩持续变形的方法，并在我矿巷道掘进实际施工中进行支护实践应用，取得较好效果。

关键词 大采深 高地应力巷道 高强让压锚杆 联合支护

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前 言

阜新矿业（集团）公司清河门煤矿是一座开采40多年的老矿井，现在矿井的生产格局是“两区两面”，由于矿井的多年开采，现已开采三水平-800m高左右。343采区是清河门煤矿的现生产采区，开采三水平四煤组的煤炭，开采深度在-520～-820m之间，本组内多煤层可采，层间距较薄。在这种大采深、高地应力的情况下进行大断面掘进施工，巷道的支护极其困难。343采区北翼集中材料道是运输、行人兼通风的主要巷道，设计全长920m，施工标

2高在-789m左右，巷道净断面14.4m，服务年限为5年。巷道原采用锚、网、梯+锚索联合支护，掘进施工一段时间后，巷道变形严重，巷道的维护与翻修工程量较大，整个巷道范围内锚杆、锚索受力比较明显，部分锚杆的螺母崩脱，金属网形成许多网兜，容易造成冒顶事故。鉴于此种现状，为了提高巷道的掘进速度，降低支护成本，保证生产使用的安全，进行了高强让压锚杆支护技术实验。存在的问题

煤矿锚杆支护技术已经得到了广泛的应用，但目前的锚杆、锚索种类单一，难以适应不同地质采矿条件变化的需要。随着煤矿开采深度的不断加大，巷道围岩变形量大，自稳能力差，巷道变形现象会越来越严重，这对锚杆、锚索支护设计的要求也越来越严格，巷道支护问题在煤矿的安全生产中就显得更加突出。合理的支护形式及参数设计既能有效控制围岩的变形，又可以降低支护成本。巷道地质条件各不相同，同样的材料支护效果也各不一样。在深部开采掘进过程中，要面临很多影响巷道支护的问题，如：随着采深的增加，压力增大多少、巷道变形范围如何及变形量多少、巷道周边的主应力方向如何、应力随采深增大的梯度是多少，这些问题直接影响煤矿的综合效益及安全生产。也有的矿井仍沿用浅部的支护方法和管理经验，从而造成支护失效，常出现大量的折梁断腿、锚杆失效、反复维修、冒顶塌方等现象，耗费了大量的人力、物力、财力，仍不能保证安全生产。

造成这些不安全因素的原因主要是对大采深、高地应力的巷道支护没有采取有针对性的支护方式和手段，难以提出合理有效的深部地压控制措施和配套的巷道支护方法。因此，深部开采首先应解决的是巷道施工中的“安全、高效、经济、快速”支护问题。支护原则

要解决上述支护现状存在的问题，就要有一个相对于大断面、大采深、高地应力巷道支护的支护原则。采用预应力高强让压锚杆提高支护结构共同承载载荷是一个很好的解决方法。在支护与围岩的相互关系上，高强让压锚杆支护有3个突出特点：

① 符合围岩与支护结构共同承载的基本支护思想；

② 及时主动支护，即在岩体开掘早期进行让压锚杆安装，安装后即对围岩提供显著的轴向和横向的支护阻力，避免岩体松动和塑性松动圈的增大；

③ 属于柔性支护，选择合理的支护刚度，使支护完成后，仍能与岩体一起产生少量的位移，释放部分能量，既保持岩体受力平衡，又保持支护结构不失稳。

新型高强让压锚杆是在此基础上采用了一种合理有效的让压方式，在锚杆承受载荷接近过载时象安全阀一样起到让压作用，从而保护锚杆杆体不被破坏。采用高强度预应力让压锚杆可以加大锚杆的间排距，减少锚杆的用量，提高掘进速度，降低掘进成本，同时可以保证良好的支护性能。

343区北翼集中材料道属于大断面、大采深、高地应力易变形巷道，并且使用年限较长。对于这种类型的巷道，锚杆支护系统设计必须满足: ① 合理的锚杆安装应力。锚杆的安装应力是控制围岩早期变形的重要参数，安装应力过小会使围岩发生过大的早期变形，松散破碎圈增大，引起顶板破碎，锚杆受力增加。一个合理的锚杆安装应力如同液压支架的初撑力一样重要。

② 高支护强度。在大采深、高地应力、中厚煤层大断面掘进的条件下，支护强度必须提高。

③ 锚杆须具有让压性能。为了防止锚杆承受过度载荷而破断，锚杆必须有一定的变形让压性能。然而，这种变形让压必须是有“控制”的让压，通过有效“控制”的让压使巷道内的联合支护系统成为一个整体，从而改变整体支护效果。合理的让压性能应该做到锚杆在一定吨位上稳定让压，以保证巷道支护效果，防止锚杆杆体发生突然破断。

④ 提高辅助支护系统强度。一个完整的支护系统包括高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索进行联合支护，使煤层顶板形成一个整体的层状组合梁，来达到提高整体支护强度的效果。

深部巷道基本支护原则与理念就是要形成高安装载荷、高整体支护强度、锚杆变形可靠让压的最佳层状组合梁。巷道支护实践

3.1 高强度让压锚杆支护系统设计

煤矿顶板是由不同层状岩体组合成的层状组合梁，为了使组合梁达到其最佳强度，应该设计合适的锚杆长度及锚杆系统的安装应力。达到最佳组合梁的锚杆系统设计应满足下列条件：

① 通过调整安装应力，使锚杆支护系统应能够控制锚固范围内的顶板离层，这需要选择合理的锚杆类型和安装应力；

② 锚固系统应能够减少或消除顶板的拉应力区； ③ 锚杆应能够锚固在稳定的岩层中；

④ 锚固系统应有足够的能力来控制顶板，并且在整个需要支护期间内不失效。根据支护理论和支护经验，经过数值分析，确定如下支护方案：（1）锚杆支护参数

采用高强预应力可变形让压均压高强度螺纹钢锚杆支护，锚杆屈服强度为500MPa。顶板锚杆直径20mm、长2400mm，间排距为1000×800（mm），用2卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固；两帮锚杆直径18mm、长2000mm，间排距为900×800（mm），两帮用2卷Z2350型树脂锚固剂卷锚固。

（2）锚杆预应力 根据有限元分析，提高安装应力可以减小或消除顶板中的拉应力区，可以消除顶板岩层的离层，从而取得最佳层状组合梁的效果，顶板锚杆安装应力最小为40kN，两帮锚杆的安装应力不小于30kN，根据不同情况调整预应力。

（3）辅助支护系统

辅助支护系统包括鸟巢锚索、W型钢带和金属网。根据地质条件变化、煤层采动影响及围岩松动圈的影响范围等因素，选用直径17.8mm、长8300mm的鸟巢锚索，用2卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固，托盘为200×200×10（mm）的球形锚索托盘；W型钢带使用型号为BHW270-2.75，长度为4300mm，通过W形状及高强材料来提高钢带的钢性，通过锚杆联结成为一个整体；菱形金属网可有效防止漏矸、漏顶，而且其自身强度还可以控制两帮变形，并可以与让压锚索、让压锚杆、W型钢带形成一个整体，使支护系统形成整体。3.2 巷道支护施工方案

按照作业规程规定先进行敲帮问顶、打炮孔眼、爆破。爆破完毕，立即安设顶板锚杆；帮锚杆滞后工作面不大于5m，顶、帮破碎时，帮锚杆跟至工作面。要保证锚杆达到设计的预紧力和锚固力的要求，锚杆安设角度需符合设计要求。巷道支护如图1所示。

图1 巷道支护断面图 支护效果

清河门煤矿343采区北翼集中材料道采用高强让压均压锚杆支护，通过监控巷道所受掘进和采煤工作面的地压影响，掌握围岩的变形规律，以确定巷道的支护效果，以便及时采取措施保证矿井安全生产。矿压监测的主要内容包括：巷道煤岩体表面位移监测、顶板离层监测、锚杆受力状态监测、锚杆安装应力监测与锚固力监测。高强让压锚杆支护方式与原有支护方式效果相比，巷道的变形量大大减小，整个巷道范围内受力均匀，没有出现网兜现象。采用高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索进行联合支护，减少巷道的维护与翻修工程量，提高巷道的掘进速度，降低支护成本。结 论

① 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护的支护质量和支护强度均达到了预期的设计要求。在施工过程中及现在的使用时间内，巷道变形量明显减小，支护效果明显。

② 采用高强让压锚杆+鸟巢锚索+W型钢带+金属网联合支护的支护成本每米巷道比原支护方式节约128.89元，同时减少了维修、翻修的人力、物力、财力。

③ 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护可以有效控制围岩变形，在经济合理的条件下提高支护强度、支护表面质量和支护效果，提高了掘进速度，保证了生产安全。

④ 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护技术不但可以减少支护施工量、降低支护成本，而且可以防止原支护方式导致的稳定巷道“二次变形”现象，具有较高的推广价值。

第一作者简介 李伟民 男，1970年出生，1993年7月毕业于阜新矿业学院采矿专业，工学学士。现任阜新矿业（集团）公司清河门煤矿矿长，高级工程师。

（收稿日期：06-30；责任编辑：黄 翔）