下峪口煤礦沿空留巷設(shè)計(初稿)(1)1

1、探 探陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司探 探下峪口煤礦21210工作面柔模泵注混凝土沿空留巷設(shè)計及實施方案design and implementing scheme of gob-side intry retianing withflexible formwork concrete for xiayukou mine 21210 working face韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦西安科技大學(xué)o 年五月1概述1.1立項的目的及意義112礦井概況31.3沿空留巷區(qū)域采礦地質(zhì)條件41.3. 1 煤層41.3.2煤層頂?shù)装?1.3.4地質(zhì)構(gòu)造41.3.5水文情況4內(nèi)外研究現(xiàn)狀102.1沿空留巷支護形式2.2

2、沿空留巷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3研究內(nèi)容及實施方案3.1柔模泵注混凝土沿空留巷技術(shù)簡介103.2巷道布置113.3巷道斷面設(shè)計13331原巷道支護133.3.2沿空留巷斷面收縮量預(yù)測143.4頂板補強支護設(shè)計3.5巷幫補強支護設(shè)計20351巷旁煤休的變形特征與對頂板巖層的控制203.5.2巷旁煤體加固233.6巷旁支護設(shè)計24361巷旁混凝土支護厚度設(shè)計24362泵注混凝土設(shè)計263.6.3柔性模板規(guī)格3037留巷滯后支護31合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦 西安科技大學(xué)3.8相比桑樹坪煤礦改進之處333.9施工設(shè)計333.9施工材料333.9.2施工工藝及流程333.9.3施工設(shè)備及布

3、置343.9.4施工要點393.9.5勞動組織443.9.6 檢測443.9.7驗收標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量評定473.9.8安全措施493.10其它注意問題563.11實施工作流程及進度安排563.11實施t作流程563.11.2總體工作安排5631.3人員培訓(xùn)573.11.4地面試驗584主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)605研究開發(fā)的技術(shù)路線616技術(shù)經(jīng)濟可行性分析616柔模泵注混凝土沿空留巷總體技術(shù)構(gòu)思616.2工程應(yīng)用實例626.3柔性模板與鋼性模板技術(shù)經(jīng)濟對比分析63 64646.4經(jīng)濟可行性 7安全、環(huán)境、健康影響分析 8現(xiàn)有基礎(chǔ).技術(shù)條件，保證體系8.1項目承擔(dān)單位658.2項目協(xié)作單位652011年5月9

4、項目總體投資及經(jīng)濟、社會效益分析669項目的各項投資分析669.1沿空留巷設(shè)備投入費用669.1.2沿空留巷工程投入費用679.2經(jīng)濟效益分析749.3社會效益分析747410實施進度計劃1概述 11立項的目的及意義沿空留巷的基本方式是將當(dāng)上區(qū)段工作面采過后，將上工作面的運輸機巷或回風(fēng) 巷用專門的支護材料進行維護，使此保留下來的巷道做為下區(qū)段工作面的運輸機巷或 回風(fēng)巷，這樣一條巷道可以得到兩次利用。沿空留巷是合理開發(fā)煤炭資源，提高煤炭回收率，改善巷道維護，減少巷道掘進 量，有利丁礦井安全生產(chǎn)和改善礦井技術(shù)經(jīng)濟效益的一項先進的地下開采技術(shù)。推行 沿空留巷，不僅對生產(chǎn)礦井進行技術(shù)改造、緩和采掘關(guān)系

5、和延長礦井壽命具有現(xiàn)實意 義，而且也是使煤炭企業(yè)改善安全條件和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，增產(chǎn)、增盈減虧的主要途徑 之一。通過幾十年來我國礦井的人量實踐，可以認(rèn)為沿空留巷主要具有以下幾個優(yōu)點：(1) 有利于合理開發(fā)煤炭資源，提高煤炭回采率。由于沿空留巷可以不留煤柱, 故大大提高了煤炭回采率。據(jù)多數(shù)礦井的經(jīng)驗，沿空留巷般可使回采率提高10 20%,有些礦井甚至提高2530%,回采率的提高相當(dāng)于增加礦井的儲量，延長了礦 井壽命。(2) 有利丁改善巷道維護?；夭上锏烙啥∈懿蓜佑绊?，巷道受壓變形嚴(yán)重，維 護困難，使勞動條件惡化，生產(chǎn)也不安全，這是長期未能解決的難題，大量現(xiàn)場經(jīng)驗 表明，使用沿空留巷以后，礦井的巷道維

6、護狀況都有不同程度的改善。經(jīng)過巷內(nèi)澆注 混凝土沿空留巷實踐，沿空留巷后巷道維護量相對較小。(3) 有利于降低巷道掘進率。應(yīng)用沿空留巷時，可在不同程度上降低巷道掘進 量，因而可以降低巷道掘進率，可以根本上改善礦井采掘接替緊張的局面。根據(jù)對現(xiàn) 有無煤柱開采系統(tǒng)的分析，一般情況下，采用沿空留巷可使巷道掘進率降低1033%, 有些礦井降低的幅度達到了 40%以上。(4) 有利于礦井安全生產(chǎn)。由于沿空留巷人量降低了煤炭損失，故在很人程度 上消除了自然發(fā)火的根源和機率，并且對瓦斯的涌出也有明顯的降低作用。據(jù)研究， 在正確進行通風(fēng)管理的情況下，沿空留巷工作面回風(fēng)流屮的瓦斯含量與留煤柱吋工作 面相比可以減少3

7、050%,保證了安全生產(chǎn)。沿空留巷可實現(xiàn)工作面y型通風(fēng)，采空區(qū)的漏風(fēng)主要流向留巷，從根本上解決了合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦 西安科技大學(xué)丄隅角瓦斯積聚難題;采空區(qū)內(nèi)部易積存大量高濃度瓦斯，利于實現(xiàn)高濃度瓦斯抽采; 實現(xiàn)留巷位置高位鉆孔抽放被解放層瓦斯，最大限度的提前釋放大煤瓦斯，為大煤安 全開采提供了關(guān)鍵技術(shù)支持；有效解決了工作面的瓦斯超限問題，從而可成倍提高我 國高瓦斯難抽放煤層工作面的單產(chǎn)水平，具有重大的社會經(jīng)濟效益與安全高效開采效 jhza血o圖it u型通風(fēng)示意圖圖1-2沿空留巷y型通風(fēng)示意圖2011年5月圖1-3沿空留巷相鄰煤層瓦斯抽放示意圖（5）有利于改善礦井技術(shù)

8、經(jīng)濟指標(biāo)。由于無煤柱開采具有上述的一些優(yōu)點，即 多回收煤炭資源，節(jié)約支護材料，降低巷道維護費，減少掘進費用等，因此可以明顯 提高礦井的經(jīng)濟效益。沿空留巷符合煤炭工業(yè)走“資源利用率高、安全保障、經(jīng)濟效益好、環(huán)境污染少 和可持續(xù)的煤炭工業(yè)發(fā)展道路”的要求，符合綠色采礦、科學(xué)采礦的發(fā)展方向，對促 進我國無煤柱護巷技術(shù)的發(fā)展具有重要的理論意義和實用價值。下峪口煤礦是韓城礦務(wù)局下屬的3個礦井之一，礦井從建設(shè)投產(chǎn)到現(xiàn)在，受制于 煤與瓦斯突出，產(chǎn)量基本徘徊在100w噸左右。通過試驗沿空留巷，實現(xiàn)采區(qū)的 型通風(fēng)，緩解采掘矛盾，1 -2礦井概況韓城礦務(wù)局下峪口煤礦，位于秦晉交界的龍門古渡西岸，陜西省韓城市北20

9、km 處。西（安）侯（馬）鐵路和國道108線橫穿礦區(qū)，交通十分方便。該礦1970年建礦，1975年投產(chǎn)，年生產(chǎn)能力120萬噸，并建有年入洗原煤120 萬噸的選煤廠。原煤產(chǎn)量最高達133萬噸/年，洗精煤產(chǎn)量最高達80.6萬噸/年?，F(xiàn)有 職工4544人，其屮管理和專業(yè)技術(shù)人員397人。近幾年來，下峪口礦適應(yīng)市場經(jīng)濟發(fā)展的需要，不斷深化內(nèi)部改革，轉(zhuǎn)換經(jīng)營機 制，狠抓科技進步，積極推行全面質(zhì)量管理，靠質(zhì)量闖市場。該礦先后榮獲“統(tǒng)配煤合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦 西安科技大學(xué)礦標(biāo)準(zhǔn)化礦井“、"煤炭工業(yè)二級企業(yè)“、渭南市“重合同守信用單位j省級“文明單位' 和省“先進企業(yè)

10、f依法治礦先進單位''等榮譽稱號。1995年還被中國質(zhì)量管理協(xié)會用 戶委員會評為“售后服務(wù)全國用戶滿意服務(wù)"單位。1.3沿空留巷區(qū)域采礦地質(zhì)條件21210進風(fēng)聯(lián)巷及進風(fēng)順槽位于二水平采區(qū)上山北翼屮部，21206工作面北部, 距21206工作面31511k地面位置位于泗洲廟村西北，地表高程760940mo工作面 2#煤底板高程352393m,蓋山厚度560370m,地表無村莊及建筑物。（附綜合柱狀圖）131煤層該工作面煤層厚度0.21.5m, 一般厚度在0.7m左右，屬不穩(wěn)定的薄煤層。132煤層頂?shù)装迕簩觽雾敒?.30.5m的泥巖；直接頂為1.22.5m的薄層狀粉砂巖，

11、預(yù)計普氏系 數(shù)為6.06.5；老頂為屮厚層狀細(xì)砂巖,2.53.5m的細(xì)砂巖預(yù)計普氏系數(shù)為8.0-&5。 煤層底板為粉砂質(zhì)泥巖厚0.71.2tn,該層以下部分區(qū)域有一層煤線，煤線厚約o.lmo2#煤距2伴上煤（2令上煤層不穩(wěn)定）3.04.0m, 2吐煤厚040.6m；2#煤距下部3#煤2026m, 3*煤厚4.07.0m。134地質(zhì)構(gòu)造該順槽總體呈一單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀：傾295。，傾角27。，平均4。，由深部 向淺部施工，煤層傾角約為+4。受沉積構(gòu)造影響在施工中會有較大范圍的薄煤區(qū)。 工作面發(fā)現(xiàn)的斷裂構(gòu)造以小型正斷層為主，落差一般為1.03.0m,淺部煤層頂板層 滑構(gòu)造發(fā)育，巖體破碎。1

12、35水文情況該工作面水文地質(zhì)條件簡單，局部可能有頂板滴淋水，水量很小，對生產(chǎn)不會造 成影響。2011年5月2121002作面綜合柱狀柱狀單位（夠巖性概述2. 53 5一般為細(xì)砂巖，呈淺灰色，中厚層狀，局部粉砂 巖之上為2#上煤，2#上煤厚0- 0. ，底板為 泥巖，直接頂為粉砂巖。 1. 2-2. 5粉砂巖：深灰色，薄層狀，泥質(zhì)膠結(jié)，含較多植 物化石，局部夾有薄層細(xì)砂巖。, .,0.3-0.5粉砂巖泥巖：灰黑色，薄層狀，層面夾有煤屑0.2-1.52«:黑色，沫狀，碎塊狀，平均約0咪。 10.7-1.2粉砂質(zhì)泥巖：黑色，含泥質(zhì)、植物根部化石。局 部該層下部有一層厚約0. 1 米的煤線。

13、 6-10細(xì)砂巖：深灰色，無層理，含泥質(zhì)、破碎。 10-14中粒砂巖：灰色，致密，堅硬，呈塊狀，局部夾 有薄層粉砂巖。 , 0. 8-1. 4泥質(zhì)粉砂巖：深灰色，含泥質(zhì)和植物莖葉化石。 中間夾有12層煤線。4. 0-7. 03髒：黑色，沫狀，碎塊狀。 0. 5-1. 0中粒砂巖：灰色，致密，堅硬。圖1-4柱狀圖合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦西安科技大學(xué)2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1沿空留巷支護形式沿空留巷技術(shù)能夠較好地實現(xiàn)無煤柱護巷，無論是在利用煤炭資源上，述是在采 煤方法上都比留煤柱護巷具有很好的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢。沿空留巷支護的主要形式：(1) 工字鋼梯形剛性金屬支架；(2) 工字鋼梯形可

14、縮性金屬支架；(3) u型鋼可縮性金屬支架；(4) 錨桿支護；(5) 錨網(wǎng)索支護；(6) 聯(lián)合支護。巷旁支護主要形式：煤礦在應(yīng)用沿空留巷技術(shù)吋，絕大多數(shù)都要設(shè)置巷旁支護。應(yīng)用較多的巷旁護形 式有以下幾種：(1)木垛；(2)密集支柱；(3)肝石帶；(4)砌塊；(5)巷旁充填帶。目前，國內(nèi)外在應(yīng)用沿空留巷時，絕大多數(shù)都耍設(shè)置巷旁支護。巷旁支護的作用 是利用巷旁支護的高阻力去支撐冒落帶邊緣的頂板載荷，從而分擔(dān)和減輕巷內(nèi)支架的 受載；當(dāng)直接頂比較堅硬或頂板有周期性來壓時，利用巷旁支護切斷該處頂板，從而 避免頂板沿巷道煤壁出斷裂，同時利用它承受直接頂板冒落或周期冒落時所產(chǎn)生的動 載荷；利用可縮量較小的巷

15、旁支護去限制巷道與采空區(qū)交界處的頂板下沉量，避免巷 內(nèi)支架產(chǎn)生嚴(yán)重變形；利用巷旁支護去隔離或密閉采空區(qū)。當(dāng)然，希望巷旁支護能同 時起到上述四個方面的作用，但實際上由于所采用的巷旁支護材料和支護形式的不 同，并不是所有的巷旁支護都能起到上述各方面的作用。而且根據(jù)礦山地質(zhì)條件的不 同，也并不要求巷旁支護在所有情況下都具有上述各方面的作用。巷旁支護的種類很 多，按其力學(xué)特征可分為剛性的，有限可縮量的和大可縮量的。國內(nèi)外應(yīng)用較廣的巷 旁支護有木垛、密集支柱、肝石帶、料石砌垛、人造砌塊、硬石膏充填和水材料充填 等。木垛巷旁支護：國過去巷旁支護應(yīng)用較廣，其形式一般是單排木垛?，F(xiàn)在為降低2011年5月坑木消

16、耗，來越少。木垛作為巷旁支護的優(yōu)點是：支撐面積大，穩(wěn)定性好，用以擋研 效；架設(shè)比較靈活、方便，勞動量少；后期支撐能力人。其缺點是：木材人，隨煤層 厚度加大此缺點更為突出;從力學(xué)性質(zhì)來看，木垛屬于晚支撐承載過程中載荷增長速 度很慢，且早期支撐能力太低，因而不能起到早期板下沉的作用；木垛的可縮量大， 通?？梢詨嚎s到只有原始高度的40%50%,而不能起到切斷采空區(qū)頂板的作用，相 反，常使脆性頂板沿巷道煤壁產(chǎn)牛象，從而加大了巷道支架所受載荷；木垛屬于寬幅 巷旁支護類型，它使巷寬度加大，從而增加了巷內(nèi)支架上的載荷，國外在應(yīng)用沿空留 巷時曾采用垛作為巷旁支護，但效果并不理想。密集支柱巷旁支護：由于應(yīng)用木垛

17、護巷存在一系列缺點，故在許多情況下，釆用 了密集支護作為巷旁支護。所謂密集支護作為巷旁支護是指隨工作面推過之后，在采 空區(qū)邊緣新架設(shè)的密集支柱。密集支柱屬于剛性支護類型。與木垛相比，其優(yōu)點是可 縮量小，早支撐性能好，可進行切頂，架設(shè)工作量小等。木材密集支柱的缺點是木材 消耗量大，并且般不能回收復(fù)用；當(dāng)頂板或地板較軟吋，密集支柱易于頂?shù)匕逶斐?卸載，因而失去支撐和切頂作用；密集支柱的穩(wěn)定性較差，在受到采空區(qū)冒落肝石的 沖擊時容易傾倒，同時，由于沿空巷道兩幫下沉不均，通?？坎煽諈^(qū)一側(cè)頂板的下沉 量人于煤體一側(cè)，巷道頂板產(chǎn)生傾斜，故也會使密集支柱傾倒而失去支撐作用；密集 支柱的工作性能常受到架設(shè)質(zhì)量

18、的影響，尤其當(dāng)采高較大時，密集支柱不僅不易架設(shè), 而且也不穩(wěn)定?？梢姡媚静拿芗е鳛橄锱灾ёo可以起到承載、切頂和隔離采空 區(qū)碎肝石的作用。它適宜在頂板巖石為中等穩(wěn)定以上，頂板屬于脆性，采高在2-2.2m 以下的薄及中厚煤層中使用。砰石帶、料石垛巷旁支護：肝石帶巷旁支護是國內(nèi)外普遍采用的方式，我國在開 采厚度為1.5m以下的煤層時大量應(yīng)用。肝石帶作為沿空留巷的巷旁支護，具有節(jié)省 支護材料，隔離采空區(qū)，承載面積大、穩(wěn)定性較好等優(yōu)點。其缺點是砌肝石帶的工作 量人，工人體力勞動繁重。從力學(xué)特性來看，肝石帶屬于寬幅、人可縮量和晚支撐的 支撐物。由丁空隙大，壓縮量達40%-50%,雖然壓實后支撐能力可

19、以提高，但這時 頂板己大量下沉并失去穩(wěn)定性，而冃肝石帶較寬，又增加了頂板的懸伸寬度。因此， 除了韌性大的緩慢下沉頂板之外，對于脆性頂板，這種頂板懸伸可能造成頂板沿煤壁 斷裂，并造成巷內(nèi)支架上載荷增加。料石垛巷旁支護高強度有限可縮量特性，屬于早合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦 西安科技大學(xué)支撐類型，實現(xiàn)了切頂卸載，巷道變形量小，支架完整。但由于料石垛內(nèi)外兩側(cè)受力 不均，故可能使石垛在承載過程中出現(xiàn)各種形式的變形和破壞。人造砌塊巷旁支護：人造砌塊作為巷旁支護，是為了節(jié)約木材、克服木垛可縮量 和承載晚等缺點而發(fā)展起來的。近二十年來，這種巷旁支護形式在國外有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展, 國內(nèi)也有一定應(yīng)用。

20、這種支護形式的優(yōu)點是材料來源廣，價格低廉；構(gòu)件的剛性大， 承載快，壓縮20%就達到最大載荷?；炷疗鰤K巷旁支護的優(yōu)點是前期支護阻力大、 增阻速度快、切頂效果好。缺點是可縮量較小、成本較高、構(gòu)筑巷旁支護的勞動強度 大，密閉采空區(qū)效果較差。適用丁頂板中等穩(wěn)定的薄及中厚、中硬以上的煤層。傳統(tǒng) 的巷旁支護存在支護阻力、可縮性等力學(xué)性能與沿空留巷圍巖變形不相適應(yīng)、密閉性 能差和機械化程度低等缺點，不利于巷道維護和防止采空區(qū)漏風(fēng)與燃發(fā)火，所以長期 以來我國沿空留巷基本上只是應(yīng)用在條件較好的薄及中厚煤層，條件困難或厚煤層中 難以發(fā)展，多采用沿空掘巷。巷旁泵充填支護技術(shù)：巷旁泵充填支護是巷旁支護技術(shù)的一次革命

21、，它克服了上 述巷旁支護方法存在的支撐阻力不夠、可縮性能不匹配、運輸量大、勞動強度高等缺 點。巷旁泵充填技術(shù)包括硬石膏風(fēng)力輸送充填技術(shù)和高水材料泵充填技術(shù)。2.2沿空留巷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(1) 我國沿空留巷技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國關(guān)于沿空留巷技術(shù)的研究和發(fā)展情況，人 致可分為以下四個階段。第階段，20世紀(jì)50年代起，在煤厚l5m以下的薄煤層屮嘗試著用肝石墻作 巷旁支護維護工作面后方巷道，使一條巷道成功應(yīng)用二次。但由于可石的沉縮量大， 不能與巷內(nèi)支架相匹配，使得巷內(nèi)支架變形嚴(yán)重，維護工作量大，而且維護人員的安 全性受到威脅。第二階段，20世紀(jì)60、70年代在中厚煤層應(yīng)用密集支柱、木垛、砌塊等作為巷 旁支護

22、取得定成效，但這些方法又各有些優(yōu)缺點。第三階段，20世紀(jì)80年代，隨著我國煤礦人力推行綜合機械化采煤后，隨著采 高不斷增大、工作面推進加快、巷道頂?shù)紫鲁亮吭龃?，我國煤礦工作者在引進、吸收 國外的巷旁充填技術(shù)的同時，發(fā)展了高水巷旁充填護巷技術(shù)。然而應(yīng)用這種技術(shù)耍建 立一套復(fù)雜的充填材料加工、運輸和泵運充填系統(tǒng)，并裝備相應(yīng)的一整套設(shè)備，生產(chǎn)2011年5月成本較高，高水材料強度低，用量大，造價高，故冃前對大多數(shù)礦井還難以推廣應(yīng)用。 第四階段，21世紀(jì)以來，部分沿空留巷項目采用鋼模架作為模板，以人型混凝 土輸送泵接力進行輸送混凝土，該套設(shè)備投資巨大、操作系統(tǒng)復(fù)雜、模架不適應(yīng)井下 條件，存在諸多問題。目

23、前，國內(nèi)沿空留巷巷內(nèi)支護采用金屬支架、木棚支護或錨網(wǎng)索支護。作為沿 空留巷的一個難點巷旁支護，在我國卻一直沒有得到很好地解決。沿空留巷的成 功應(yīng)是巷內(nèi)支護與巷旁支護聯(lián)合作用的結(jié)果，其中成敗的關(guān)鍵是巷旁支護能否適應(yīng)沿 空巷道的頂板運動規(guī)律，有效地控制頂板巖層。冃前，國內(nèi)應(yīng)用較多的巷旁支護主要有：木垛巷旁支護、密集支柱巷旁支護、 肝石帶巷旁支護、人造砌塊巷旁支護以及巷旁泵充填支護技術(shù)等。(2) 國外沿空留巷技術(shù)研究的現(xiàn)狀國外沿空留巷做得較多的是前蘇聯(lián)、德國、英國、波蘭等國家。前蘇聯(lián)在應(yīng)用 沿空留巷技術(shù)方面做了大量的研究工作，在理論上，提出了各類頂板下應(yīng)用沿空留巷 的可行性，對留巷維護中有關(guān)的參數(shù)提

24、出了理論計算方法或經(jīng)驗公式，并對留巷過程 中采深和巖性不同時圍巖移近量的方法進行了研究和實驗測量。德國無煤柱開采多為 沿空留巷，其傳統(tǒng)的巷旁支護多采用木垛、肝石帶等，60年代末德國成功了采用石 膏、飛灰加硅酸鹽水泥、肝石加膠結(jié)料等低水材料作為巷旁充填，有效地減少了垂型 支架和巷道的變形，從而實現(xiàn)較大斷面巷道二次利用，取得了良好經(jīng)濟效益。英國煤 層普遍較薄，多用沿空留巷，巷旁支護多采用肝石帶，并研制出了硏石帶機械化砌筑 裝置。波蘭無煤柱開采應(yīng)用較多的是沿空留巷，在前進式或后退式采煤時都用單巷準(zhǔn) 備，沿空根據(jù)走向開采或傾斜開采地質(zhì)條件，沿空留巷一般巷內(nèi)支護采用金屬可縮性 支架，巷旁支護使用充填帶、

25、肝石帶或混凝土墩柱等。(3) 目前國內(nèi)外在沿空留巷研究與應(yīng)用屮存在的主要問題 巷旁支護初撐力小。不論是傳統(tǒng)的木垛巷旁支護還是后來的高水速凝材料巷 旁充填支護，都屬丁被動支護，只有當(dāng)頂板垮落壓在支護體上時，它們才會對頂板施 加支護阻力，而不是在頂板垮落之前就主動對頂板施加支護阻力。而巷旁支護的初始 阻力對防治直接頂與下位老頂離層有著十分重要的作用。因此有必要尋求一種能主動 提供支護阻力的巷旁支護方式，增加巷旁支護的初始阻力。合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦 西安科技大學(xué) 密閉性差。沿空留巷傳統(tǒng)的巷旁支護方式如料石砌墻、預(yù)制混凝土塊砌墻、 密集支柱、木垛都難以充分隔絕采空區(qū)，剛性材料砌

26、墻難以有效接頂，木垛與密集支 柱漏風(fēng)嚴(yán)重，必須配合肝石袋，而肝石袋強度低，可縮性大，漏風(fēng)問題難以很好解決。 料石或預(yù)置混凝土砌塊接定質(zhì)量差，在頂板來壓后易壓碎，密閉性差。剛性模板澆筑 混凝土也存在接頂不實的問題。這些技術(shù)未能很好地解決沿空巷道與采空區(qū)瓦斯隔絕 問題。 機械化程度低，工人勞動強度大，施工速度慢。砌塊、密集支柱、木垛、肝 石袋作巷旁支護，基本上靠人力進行，機械化程度低，工人勞動強度大，上述支護形 式在薄煤層述可勉強使用，在屮厚煤層、厚煤層則就難以實施，無法滿足現(xiàn)代化高產(chǎn) 高效礦井的牛產(chǎn)要求。 系統(tǒng)復(fù)雜。高水速凝材料與高水灰渣材料巷旁泵送充填、硬石膏等風(fēng)力充填, 都需要建立一套較為復(fù)

27、雜的充填系統(tǒng)，而且設(shè)備性能不佳、充填材料成本較高。剛性 混凝土模板作巷旁支護同樣存在上述問題。 支護設(shè)計思路問題。以往采用沿空留巷技術(shù)，支護設(shè)計思路不合理，大多將 工作面回采前的巷道掘進與回采后的留巷相互獨立，沒有統(tǒng)籌考慮，沒有將沿空留巷 視為一項系統(tǒng)工程，如在對需要保留的巷道掘進前，進行巷道支護形式選擇和支護參 數(shù)設(shè)計時，沒有預(yù)先考慮后期沿空留巷技術(shù)的需要，從而導(dǎo)致沿空留巷后的巷內(nèi)支護 體強度不能滿足兩次采動影響的要求、巷內(nèi)支護與巷旁支護不匹配，使留巷效果達不 到預(yù)期目標(biāo)，甚至失敗。 巷內(nèi)與巷旁支護方式選型和參數(shù)的選擇上不夠合理，造成巷內(nèi)與巷旁支護不 能共同維護沿空留巷的穩(wěn)定。隨著沿空留巷技

28、術(shù)在中厚煤層和綜合放頂煤中的應(yīng)用， 隨著留巷斷面的不斷擴大，巷道圍巖變形量增加、巷道維護越來越困難，大斷面、復(fù) 雜環(huán)境條件下留巷應(yīng)綜合考慮，巷旁采用混凝土連續(xù)墻支護、巷內(nèi)采用錨索梁、噴射 混凝土等聯(lián)合支護方式。3研究內(nèi)容及實施方案3.1柔模泵注混凝土沿空留巷技術(shù)簡介柔模泵注混凝土支護技術(shù)由西安科技大學(xué)研發(fā)而成，包括柔模泵注混凝土沿空留 巷技術(shù)與巷道支護技術(shù)。2011年5月(1) 支護結(jié)構(gòu)及工藝高性能自密實混凝土用混凝土輸送泵注入預(yù)先固定在巷道幫部的模板中。模板采 用一次性柔性模板，由雙層高強度布縫制而成，具有透水不透漿的特性，掛設(shè)時，將 柔模兩側(cè)的翼緣套入鋼筋，靠采空區(qū)側(cè)鋼筋與工字鋼上的螺母連

29、接，靠巷道內(nèi)側(cè)的鋼 筋用單體頂上頂板，柔模被吊掛起來。模板上設(shè)有錨栓孔，柔模掛設(shè)起來后，錨栓穿 入錨栓孔，錨栓兩端用托板螺母連接。(2) 支護思想柔模泵注混凝土巷旁支護具有柔?；炷猎缙诰哂休^大初撐力及適當(dāng)可縮量的 特性，并繼承了混凝土后期支護的剛性，為沿空留巷中的先柔后剛巷旁支護。采用柔 模混凝土后期剛性巷旁支護，實現(xiàn)了切頂卸載，使巷道變形量小，巷道支架受力小， 在服務(wù)期內(nèi)巷道斷面滿足生產(chǎn)需要，維修費用較低。遵循充填體在保證支護強度與穩(wěn)定性的同時盡可能窄的原則。巷旁充填體寬度是 設(shè)計巷旁支護的個重要參數(shù)，它不僅影響著巷旁充填體的穩(wěn)定性，而且涉及到巷旁 支護的勞動強度和經(jīng)濟效果。沿空留巷充填體

30、的破壞主要受到基本頂旋轉(zhuǎn)下沉產(chǎn)牛應(yīng) 力集中的破壞，充填體的可縮量不能滿足沿空留巷整體變形量而產(chǎn)生較高的應(yīng)力而破 壞，或者被冒落肝石的沖擊等因素破壞。從穩(wěn)定性來說，巷旁充填體過窄，穩(wěn)定性差, 隨著寬度增加，巷旁充填體穩(wěn)定性也增加但過寬的巷旁充填體不僅增加了護巷成本， 降低了留巷經(jīng)濟效益，也增加了留巷材料運輸量和施工勞動強度。我國學(xué)者在分析大 量工程實踐后認(rèn)為充填體寬高比達80%時，有利于充填體本身的穩(wěn)定，但也說明了在 實際操作中寬高比的確定應(yīng)當(dāng)遵循“在滿足充填體穩(wěn)定性的條件下支護寬度盡可能 小”的原則。3.2巷道布置合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦 西安科技大學(xué) 倒人蒼北j濁輸迖機卷

31、al 9 a x=3mfi820. s7-1 y=1<m57112.2?1 z=. 349(w>158185ifss預(yù)定停采線+ 300北與回風(fēng)巷s歷點x-3ww99.y mw99695z-：w. 431 (頂扳置直回o0z(fj«#z90ezm)iig直擾 omzj 松j22+300北翼軌道巷北翼皮帶巷北與2#回鳳大巷 25°4圖31巷道布置2011年5月3.3巷道斷面設(shè)計331原巷道支護原巷道永久支護斷面圖1、該巷道采用錨網(wǎng)支護。頂部錨桿采用20x 200011螺紋鋼錨桿（配快裝螺母、減磨片及ck237鶴固 劑），間排距800x 800mn（呈矩形布置）每排

32、$艮；網(wǎng)選用金屬菱形網(wǎng)1600x 240qnn網(wǎng)冃：50x 5（hm2煤幫錨桿采用32x 160如蝶旋式可冋收錨桿配合塑鋼網(wǎng)、笆片護幫，每排碾（根據(jù)實際煤層厚度而定，巖石部分打一根）間排距800x 800mn網(wǎng)為1200x 2000taffi鋼網(wǎng)，網(wǎng)目5ox 5qim3.頂網(wǎng)為對接方式，每15«網(wǎng)一次，幫網(wǎng)為搭接1皿呵每10qn«網(wǎng)一次，聯(lián)網(wǎng)均采用14檄線。 4網(wǎng)必須壓在托板下，托板均采用：120x 120x 10tn歛托板。錨索規(guī)格為15. 24x 600亦的鋼絞線，每排一根（沿巷道中心布置）,排距300伽,每根錨索配2 根mck237區(qū)苗固劑。錨索托板采用u2翌鋼壓制的

33、大托板。圖32原巷道支護斷面圖合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦 西安科技大學(xué)3.3.2沿空留巷斷面收縮量預(yù)測沿空留巷釆空區(qū)側(cè)頂板下沉是決定巷道高度的主要因素，而留巷關(guān)鍵層基本上處 于給定變形狀態(tài)，而關(guān)鍵層下部的關(guān)鍵塊是巷旁混凝土支護的主體，預(yù)測混凝土墻頂 板給定下沉以關(guān)鍵層的下沉為主要條件，同時，墻體強度能夠滿足支護頂部關(guān)鍵塊的 自重荷載。圖3-3沿空留巷礦壓模型巷旁頂板下沉預(yù)測公式：d (/i _/)(£+ d + 0.5d) /式中：人=k(h-h關(guān)鍵層高度，m；為關(guān)鍵層觸肝高度，m；m開采厚度，m；k脹巖石壓實系數(shù)，1.25；/1關(guān)鍵塊距煤壁距離，m；a留巷寬度，m

34、；a混凝土墻澆注寬度，m；/關(guān)鍵層長度，按0.86b取值，b為周期垮落步距，1115m。2011年5月根據(jù)工作面情況，mx/? =7.5m. /?! =7.375m, m =1.6m, l =3m, a =4.3m, q=lm.根據(jù)上述公式計算的：a/z=106mm o兩幫根據(jù)桑樹坪煤礦預(yù)計收縮280mm,巷道底鼓100mm。留巷后：巷道屮高=2594mm,寬度3720mm。3.4頂板補強支護設(shè)計1)錨索間排距：留巷支護斷面圖空17獲6200咄卜強劭索， 間排距 2000x 1600mn原有傘15. 4x 600cmw索，排距300qnn廉有年20% 2000m喋紋鋼錨桿間排距800x 80c

35、mn§7120000o§9 17.8x 620。諭卜強錨索, 排距 1200rnn原冇彳32x 160伽n可回收錨桿間排距8oox 80ftnn說明:tl1 /單休臨吋支護1礙槽鋼,rlz=120<jmn、400(5 20x 240q諭卜侵螺紋鋼 錨桿，間排距800x soonmvo d oq- ooooo )0009 o oo 0 o -0000( o oo 0 g v0oo9 ooooo oo 0 oooaoo uqooor ooooo ooooo 20oo0c oc><><» )0000" oc(>(>0

36、:>oqq2oocoo000 020gco0nc1(wo1、巷旁支護采用柔?；炷痢：穸萳ooqnn標(biāo)號c2q錨栓采用20x 110(w紋鋼，兩端絲扣長looinn采用150x 150x 10hn鐵托板。2正幫臺階采用20x 240加喋紋鋼錨桿加固，間排距800x 80qnn配1鉗槽鋼，槽鋼 k 度 120ftnn'補強錨索規(guī)格為17. 8x 6205啲鋼絞線，巷中補強錨索間距2000m)排距1600mm, 巷旁正幫肩窩處補強錨索排距1加每根錨索配衆(zhòng)w&k237唏同劑。錨索預(yù)緊力為16剛 錨索托板采用u2理鋼壓制的大托板。補強錨索超前50«以上施工。 4單體支護

37、排距800“ 一粱三柱，滯后支護距離65根據(jù)礦壓調(diào)整° '柔模混凝土采空區(qū)側(cè)采用直徑200nwk點柱支護，間排距600x 50qnn 6錨索采用嗽帶，鋼帶寬度28(1阿長度2. 6<n入采空區(qū)內(nèi)木點柱掛菱形金屬擋殲網(wǎng)。圖3-4沿空留巷支護斷面圖合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦西安科技大學(xué)錨索(桿)布置平面圖(p 20x 2000m<紋鋼錨桿廠 間排距800x 800mnlui_i_i_i_l_i_l_lt 32x 1600m河回收錨桿間排距800x 800nm原有屮15. 4x 6000m錨索廠排距300%巴v鋼帶，寬280m】長2 6m(p 17.

38、8x 6200inifb強錨索 間排距 2000x 1600nnl丄亠lllllllllllllvlilllllullj-lllll_lllllllllllllllllill?ll<llt_ll>ll! -1丄u mujmnlljul1ftcllj_ll_lllu _lllllllllll illllllllllllllll一匕l(fā)a -lil 匚lj ell. r丄 lll 一 lll 八 17. 8x 6200nm /補強錨索，排距1200nmf 20x 2400m許卜強螺紋鋼錨桿， 間排距800x soqnn菱形金屬網(wǎng)uu匚匕圖35頂板錨索錨桿+w鋼帶布置平面圖三角不穩(wěn)定區(qū)域：

39、根據(jù)21210運輸順槽中地質(zhì)資料，用補強錨索017.8mmx62oomm與原有錨索015.24mmx6ooomm,將錨桿加固的“組合梁”整體懸 吊于堅硬巖層屮，校核錨索間、排距，冒落方式按最嚴(yán)重的冒落高度大于錨桿長度的 直接頂厚度3m整體冒落考慮。此時，靠巷道兩幫的角錨桿和錨索一起發(fā)揮懸吊作用, 在忽略巖體粘結(jié)力和內(nèi)摩擦力的條件下，取垂直方向力的平衡，可用下列公式計算錨 索的間、排距。按最不利條件計算，即巷道寬度為4.5tn時計算。l=nf2/k bhy- ( f sing) /lj式屮l錨索間、排距，m；2011年5月k安全系數(shù)，2；b巷道最人冒落寬度，b取4.5imh巷道最大冒落高度，h取

40、直接頂厚度3m；y巖體容重，丫取26.7kn/m3；lj錨桿排距,0.80m；fi錨桿錨固力，取50kn；f2錨索極限承載力，取320kn；9角錨桿與巷道頂板的夾角，75。；li錨桿排距，0.80m； n每排錨索數(shù)量，1根。o工作面支架保 留 煤 壁囂/柔?；炷翂D3-6 端頭主要支護帶示意圖合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦西安科技大學(xué)l=nf2/kbhy- ( f, sing) /li=230/2x4.5x3x26.7-(50sin75)/0.80=0.38m<3m；即原有巷道錨索支護強度嚴(yán)重不足，需補強支護。每米支護強度需達到 230/0.38=605kn/m若采用巷內(nèi)

41、017.8mm><6000itim的補強錨索，同時巷旁采用017.8mmx3200mm的 補強錨索，由于巷旁補強錨索太短，對于整體吊掛巷道3m內(nèi)頂板難以起到有效支護 頂板的作用，此時巷內(nèi)補強錨索排距l(xiāng)=nf2/kbhy- ( f)sino) /lj=(2x320+230/3) /2x4.5x3x26.7-(50sin75)/0.80=1,2m當(dāng)巷旁采用017.8mmx62oomm的補強錨索，貝ul=nf2/kbhy- ( fj sin9) /li=(2x320+230/3+320/1.2) /2x4.5x3x26.7-(50sin75)/0.80=1.63m綜合考慮原有錨索與補強錨

42、索，每米平均支護強度為：2 x 320/1.6+320/1.2 + 230/3=743kn/m>605kn/m通過上述計算，巷內(nèi)補強錨索排距取1.6m,巷旁補強錨索排距取1.2m,全部取 017.8mmx6000m m補強錨索，三角不穩(wěn)定區(qū)域所選錨索參數(shù)滿足要求。三角不穩(wěn)定區(qū)域錨索整體承載力驗算：三角不穩(wěn)定區(qū)域共有錨索32根，其中017.8mmx6ooomm錨索30根， 015.4mmx6000mm錨索2根，整體承載力為320x30+230x2=10060kn而三角不穩(wěn)定區(qū)域巖石冒落荷載為g = (f + d)(c +厶肋式中：g冒落巖石重量；a原巷寬度,4.5m；c柔?；炷翂Χ瞬恐寥?/p>

43、角穩(wěn)定區(qū)長度，m,取5m (澆注長度)；2011年5月l三角不穩(wěn)定區(qū)域長度，m,取11m；d三角不穩(wěn)定區(qū)域延伸至采空區(qū)長度，取2.5g + 2.5)(5 + 11)x3x26.7 =6087kn安全系數(shù)fl0060kn/6087kn=l.65>l5,整體承載力視為可靠。工作面柔模混凝土墻支架rqo g a 00000000000000-00000000000000000 60(ooooooooooogoooooooooooooo-000000000000000000000-00000000000000000000000000-00000000000000000000保留煤壁圖37柔?；炷?/p>

44、土緊跟支架后充填留巷區(qū)域：l=nf2/kbhy-2x ( f, sing) /lj=(2x320+230/3)/2x4.5x3x26.7-2x(50sin75)/0.80= 1.5mf.6m2）錨索長度合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦西安科技大學(xué)l = h +<2 +厶 +，4厶錨固長度，m；i嚴(yán)空4/12需懸吊的不穩(wěn)定高度，m；13鎖具托板厚度，m；14外露張拉長度，m；d錨索直徑，m；x錨索與錨固劑的粘結(jié)強度，mpa；ft錨索抗拉強度，mpa； k安全系數(shù)，一般取2。計算得：i、= k 犬=2x_ 1224mm = 1,22m14.力4x10厶=厶 + 厶 + 厶 + 仃

45、=1 22 + 3 + 0.15 + 0.4 = 4.77m為安全起見，取6.2m,錨固長度取2m,采用二節(jié)z2370型中速樹脂錨固劑, 錨固強度不小于320kno3.5巷幫補強支護設(shè)計3.5.1巷旁煤體的變形特征與對頂板巖層的控制1）巷旁煤體極限平衡區(qū)的應(yīng)力分布巷道開挖引起巷道圍巖應(yīng)力的重新分布，一般地把巷道圍巖由周邊向內(nèi)依次分為 極限平衡區(qū)（包括松動區(qū)和塑性區(qū)）、彈性區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)。由于巷旁煤體極限平衡區(qū) 的應(yīng)力分布對沿空巷道的維護和巷道的穩(wěn)定具有重要意義，煤層極限平衡區(qū)的應(yīng)力分 布符合正指數(shù)規(guī)律。近年來的大量研究表明，煤體具有明顯的應(yīng)變軟化特性，當(dāng)應(yīng)力 超過其極限強度后，強度逐漸下降，直

46、至殘余強度為止。理想彈塑性軟化模型（圖 3-8 （a）反映了其強度與變形特征，即有彈性變形、塑性軟化變形和流動三個階段， 煤體中相應(yīng)地存在彈性區(qū)、塑性區(qū)和松動區(qū)（圖3-8 （b） o2011年5月(a(b>圖38煤體變形分區(qū)與極限平衡區(qū)應(yīng)力分布2)巷旁煤體對頂板巖層活動的適應(yīng)性巷旁煤體在對頂板巖層起支承作用的同時，也必須適應(yīng)項板巖層的下沉運動， 也就是說，巷旁煤體既耍有“頂”的作用，以減小巷旁支護的載荷，又耍有“讓”的 作用，保持頂板巖層的完整性。在許多應(yīng)用沿空留巷技術(shù)失敗的工作面，其原因是由于巷內(nèi)支護與巷旁支護的 性能不適應(yīng)造成的，尤其是對頂板下位巖層穩(wěn)定的重要性認(rèn)識不夠。下面以單一巖

47、層 情況進行分析，如圖39所示。圖39頂板折斷示意圖使巖層不會沿煤壁b處發(fā)牛折斷，則須滿足條件,(2.26)(2.27)成立，則對于中硬頂板就易出現(xiàn)沿煤壁處的折斷。巷旁煤體對沿煤壁折斷的巖層不再合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦西安科技大學(xué)起到支承作用，這部分載荷轉(zhuǎn)移到巷旁支護丄，無疑又加大了巷旁支護阻力p,對巷 旁支護材料的力學(xué)性能提出了更高的要求。因此，保證巷旁煤體與頂板巖層下沉量充 分適應(yīng)，發(fā)揮煤體對頂板巖層的承載能力，減少巷旁支護阻力?？梢詮膬煞矫姹ＷC煤 體與頂板運動的適應(yīng)性，一方面，可以改善巷旁支護材料性能，完善巷旁支護工藝， 如采用初撐力高、增阻速度快的支護材料，做到及時

48、支護，防止頂板層與層之間出現(xiàn) 離層等，以減小頂板巖層在巷旁支護處的下沉量sc值。另方面，可以采取巷旁煤體 靠頂板上部進行巷道卸壓（如鉆孔、切槽、小面積爆破等方法），人為松動這部分煤體, 使之能適應(yīng)頂板巖層的下沉。同時，采用巷道卸壓，還可把沿空留巷巷旁煤體附近的 應(yīng)力峰值轉(zhuǎn)移到煤體深部，也就是說，增大了煤體松動區(qū)寬度，即增大了巷幫煤體對 頂板的支承彎矩mq。但采用巷幫卸壓的沿空留巷煤壁的水平移近量和頂板巖層的下沉 量明顯增大。因此，雖然巷旁煤體充分適應(yīng)了頂板巖層的下沉運動，降低了頂板巖層 沿煤壁斷裂的危險性，但卻以頂板下沉量的增人為代價，因此從根本上改善沿空留巷 狀況，還應(yīng)從巷旁支護材料著于-。

49、煤幫的變形是由于煤體內(nèi)部的松動和煤體沿煤層界面被擠出而引起的，在采動 影響下，煤體發(fā)牛剪切破壞，由于剪切擴容效應(yīng)，煤體會發(fā)牛側(cè)向膨脹，煤壁會出現(xiàn) 片幫，控制煤體松動和被擠出是煤幫錨桿支護的冃的。煤幫采用錨桿支護時，由錨固頭與托板一起對煤幫施加托錨力。錨桿作用力p 可分解為剪切面的切向力a和法向力匕，如圖3-10所示。圖3-10幫錨桿支護示意圖r減小了剪切面上的剪切力，匕增大了剪切面上的正應(yīng)力，因而有利于控制煤體 內(nèi)的剪切破壞，也有利于控制煤體的松動。另外，由于煤幫錨桿對其作用范圍內(nèi)的煤2011年5月體提供軸向約束和徑向約束，軸向約束強阻止煤體松動，徑向約束力是桿體和錨固頭 所提供的抗剪力，它對

50、控制煤體內(nèi)部的剪切破壞起到一定的作用，在沿空留巷中，由 于巷道受回采動壓影響嚴(yán)重，頂板巖層下沉和平移量都很大，煤幫錨桿要完全阻止煤 體擠出是不現(xiàn)實的。即使在普通回采巷道屮，現(xiàn)場觀測也發(fā)現(xiàn)，采用錨桿支護，兩幫 煤體仍會被擠岀，但是由于錨桿的作用，煤體擠出的位移量減小。煤幫錨桿的作用是 控制煤體淺部的變形破壞，由于錨桿的夾緊作用，使得錨桿所控制長度范圍內(nèi)的煤體 變形達到同步，從而使煤體組成一個既能承受頂壓，又能在水平方向上呈整體移動的 承載層。應(yīng)當(dāng)注意，煤幫采用錨桿加強巷旁煤體與在煤幫靠頂板處進行卸壓和增大 巷旁煤體松動區(qū)并不矛盾，在煤幫靠頂板處卸壓確實擴大了煤體的松動范圍，但這僅 僅是巷旁煤體的

51、一小部分，從整體上看對巷旁煤體的影響并不人，而煤幫錨桿支護也 不阻止巷旁靠頂板處煤體為適應(yīng)頂板下沉而需要獲得的壓縮量。由上述可知，煤幫錨桿主耍是抑制因剪切破壞而造成巷幫煤體的松動和擠岀，因 此，煤幫錨桿應(yīng)穿過巷旁煤體的松動區(qū)，且應(yīng)有足夠的長度l:l2 l + l.式中，li錨桿外露長度；匚一錨桿通過松動區(qū)以外的最小錨固長度，取l2=350mmo從目前我國回采巷道煤幫錨桿的使用情況來看，大多采用鋼錨桿,有些情況下, 預(yù)緊力不夠，支護作用不大。預(yù)緊力不夠?qū)γ后w的早期松動不起錨固作用，等錨桿起 作用時，煤體己發(fā)生松動，錨固力太小，又不能約束煤體的松動和被擠出，因此，在 采用煤幫錨桿支護時應(yīng)加強施工質(zhì)

52、量的監(jiān)控，以期取得良好的支護效果。3.5.2巷旁煤體加固副幫巖體內(nèi)在未打設(shè)錨桿段補強錨桿支護，采用018mmx 1600mm圓鋼錨桿，間 排距800x800mm,采用150x150x10mm鐵托板。采用一節(jié)z2370型中速樹脂錨固劑 錨固。正幫巖體內(nèi)補強02ommx24oomm螺紋鋼錨桿，間排距800x800mm,配14號槽 鋼，長度1200mm,槽鋼豎向放置。合作單位：陜煤集團韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦 西安科技大學(xué)3.6巷旁支護設(shè)計3.6.1巷旁混凝土支護厚度設(shè)計1）支護體載荷計算計算混凝土支護體載荷采用的“分離巖塊法”，該方法的理論依據(jù)是沿空巷道和支 護體上方一定范圍內(nèi)分離巖塊的重量構(gòu)成

53、了支護體載荷。圖311留巷礦壓計算模型bb +0.5x/ _ shtg& + 2(仇 +兀+")、(如 +x + bc)y、 xcos。 q x式中:g支護體載荷;乞一支護體內(nèi)側(cè)到煤壁的距離，本次支護中支護體左側(cè)邊緣與巷道右?guī)驮谝粭l鉛 垂線上，計算可得該距離為4m；兀一支護體的寬度，本次支護取im；& 支護體外側(cè)懸頂距，該距離為0.5m；久一巖塊重度，取直接頂石灰?guī)r的重度26.7kn/m3；力一采高，本次支護為1.6m；&剪切角，根據(jù)經(jīng)驗選取為26。；2011年5月。一煤層傾角，為4。；h冒落高度，根據(jù)經(jīng)驗選取4h,為6.4m。 計算可得支護厚度為lm時支護體

54、的載荷為=1749kpa8xl.6xfg26 +2x(4.5 + l + 0.5) 3 x (4.5 +1 + 0.5) x 26.7 x cos 4j14.5 + 0.5x1即單位長度、支護厚度lm的支護體載荷為n產(chǎn)1750kn°考慮到采動影響，混凝土墻厚度計算公式如下:w r(r)s式中：w墻體寬度，m； 取安全系數(shù)，取2； k2墻體強度降低系數(shù)，取0.25；&采動影響壓力可靠系數(shù)，24, 一般取3；s墻體凝固強度，mpa,取c20,極限設(shè)計強度15mpaokf 2x3x1.75_ _w = -= =0.92m(1 kjs (1-0.25)x15考慮一定的安全系數(shù)及經(jīng)驗，取混凝土厚度為lnio2)支護體承載力驗算模型柱高16門，短邊長1,2m,構(gòu)件的長細(xì)比為1.6/1=16 通過查閱軸心受壓構(gòu) 件的計算方法，得構(gòu)件的穩(wěn)