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山西通洲集团留神峪煤业有限公司巷道锚固支护技术方案太原理工大学二○一七年八月目录1概况..................................................31.1立项目的.......................................................................................31.2研究内容.......................................................................................32巷道围岩地质力学特征..................................52.1岩层及顶底板岩层赋存特征.......................................................52.1.1基于地质报告的岩层赋存特征分析..................................52.1.2顶板钻孔窥视分析...............................................................72.1.3巷道围岩综合分析.............................................................222.2巷道围岩稳定性特征分析..........................................................243锚固支护理论研究.....................................253.1顶板锚杆支护原理及其适用条件.............................................253.2两帮锚杆支护原理及其适用条件.............................................303.32#、9+10#煤层巷道宜采用的支护原理..................................314巷道支护参数的确定方法...............................324.1锚固支护方案的确定依据.........................................................324.2锚固支护方式的确定.................................................................324.3锚固支护参数的确定方法.........................................................344.3.1矩形巷道支护参数确定.....................................................344.3.2拱形巷道支护参数确定.....................................................3752#煤层巷道支护方案...................................405.12#煤层轨道巷锚固支护方案设计.............................................405.22#煤层胶带巷锚固支护方案设计.............................................455.32#煤层回风巷锚固支护方案设计.............................................475.42#煤层3.5×2.5m断面顺槽锚固支护技术方案....................525.52#煤层4.0×2.5m顺槽锚固支护技术方案............................585.62#煤层开切眼锚固支护方案设计.............................................635.7充分挑顶后2#煤层4.0m跨度顺槽锚固支护技术方案.........685.8充分挑顶后2#煤层开切眼锚固支护方案设计.......................7369+10#煤层巷道支护技术方案............................786.19+10#煤层轨道巷、胶带巷锚固支护技术方案......................786.29+10#煤层回风巷锚固支护方案设计.......................................836.39+10#煤层3.5×2.65m断面顺槽锚固支护技术方案................886.49+10#煤层4.0×2.65m顺槽锚固支护技术方案.......................946.59+10#煤层4.5×2.65m顺槽锚固支护技术方案.......................996.69+10#煤层开切眼锚固支护方案设计.....................................1047结语................................................1091概况1.1立项目的山西通洲集团留神峪煤业有限公司与太原理工大学矿业工程学院合作，项目针对山西通洲集团留神峪煤业有限公司2#、9+10#煤层主要巷道的围岩特征机理进行研究，并提出相应的锚固支护技术方案。1.2研究内容现场钻孔窥视并结合《山西通洲集团留神峪煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》对山西通洲集团留神峪煤业有限公司2#、9+10#煤层巷道的稳定性特征进行研究，寻求适合该区域地质力学特点的巷道围岩控制理论以及锚固支护原理，并提出相关巷道的锚固支护技术方案，包括：1、2#煤层、9+10#煤层顶板岩层地质力学特征研究；2、2#煤层、9+10#煤层巷道稳定性特征研究；3、确定以下巷道的支护技术方案：1）2#煤层轨道巷直墙半圆拱断面断面规格：3.2×2.9m（净宽×净高）；2）2#煤层胶带巷直墙半圆拱断面断面规格：3.2×2.9m（净宽×净高）；3）2#煤层回风巷直墙半圆拱断面断面规格：3.4×2.9m（净宽×净高）；4）2#煤层回采工作面轨道、胶带顺槽矩形断面两种断面规格：3.5×2.5m/4.0×2.5m（净宽×净高）；5）2#煤层回采工作面切眼矩形断面断面规格：6.0×2.5m（净宽×净高）；6）9+10#煤层轨道巷矩形断面断面规格：3.5×3.5m（净宽×净高）；7）9+10#煤层胶带巷矩形断面断面规格：3.5×3.5m（净宽×净高）；8）9+10#煤层回风巷矩形断面断面规格：4.0×3.5m（净宽×净高）；9）9+10#煤层回采工作面轨道顺槽矩形断面两种断面规格：3.5×2.65m/4.0×2.65m（净宽×净高）；10）9+10#煤层回采工作面胶带顺槽矩形断面两种断面规格：4.0×2.65m/4.5×2.65m（净宽×净高）；11）9+10#煤层回采工作面切眼矩形断面断面规格：6.0×2.65m（净宽×净高）。2巷道围岩地质力学特征2.1岩层及顶底板岩层赋存特征2.1.1基于地质报告的岩层赋存特征分析根据《山西通洲集团留神峪煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》：2号煤层位于山西组中部，平均厚度1.29m，结构简单，不含夹石。2号煤层直接顶板岩性为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚度0-7.60m，平均厚度3.40m左右，属不稳定类顶板；老顶岩为中细砂岩，厚度1.40-8.20m，平均厚度4.87m左右，据ZK-7号钻孔2号煤层顶底板岩石物理力学性质试验报告资料：2号煤层老顶细砂岩抗压强度13.70-22.30MPa，平均为18.90MPa，抗拉强度0.71-0.92MPa，平均为0.84MPa，抗剪强度1.03-1.33MPa，平均为1.19MPa，属不稳定类顶板；2号煤层底板为砂质泥岩、粉砂岩，局部为细砂岩或泥岩，厚度0.50-3.20m，平均厚度1.99m左右，经ZK-7号钻孔取样力学试验：2号煤层底板砂质泥岩抗压强度19.00～26.30MPa，平均为22.60MPa，抗拉强度0.92～1.08MPa，平均为1.00MPa，抗剪强度1.18～1.60MPa，平均为1.39MPa，属松软-较软类底板。9+10号煤层位于太原组下段顶部、K2灰岩之下，煤层厚度2.10-3.13m，平均2.65m，为井田内稳定全区可采煤层。煤层结构简单，含1层夹矸。9+10号煤层直接顶板为泥岩，厚度0-1.60m，平均厚度0.75m左右，经ZK-7号钻孔取样力学试验，9+10号煤层顶板泥岩抗压强度11.80-17.30MPa，平均为14.10MPa，抗拉强度0.51-0.85MPa，平均为0.68MPa，抗剪强度1.03-1.33MPa，平均为1.16MPa，属不稳定类顶板；老顶为K2石灰岩，厚度6.32-8.76m，平均厚度7.55m左右，经ZK-7、ZK-16号钻孔综合取样力学试验，K2石灰岩抗压强度39.50-67.10MPa，平均为55.00MPa，抗拉强度1.59-4.14MPa，平均为2.61MPa，抗剪强度2.71-5.22MPa，平均为4.16MPa，属中等稳定-稳定类顶板；底板为砂质泥岩或泥岩，局部为细砂岩、粉砂岩，厚度0.80～7.10m，平均厚度3.30m左右，节理、裂隙较发育，经ZK-7、ZK-16号钻孔综合取样力学试验，粉砂岩抗压强度15.40-21.60MPa，平均为18.50MPa，抗拉强度0.79-1.13MPa，平均为0.93MPa，抗剪强度1.26-1.84MPa，平均为1.51MPa；泥岩抗压强度18.50-24.70MPa，平均为21.10MPa，抗拉强度1.12-1.38MPa，平均为1.27MPa，抗剪强度1.83-2.00MPa，平均为1.90MPa，属松软类底板（表2-1、表2-2）。表2-12#煤层及顶板岩层分布岩石名称层厚m岩性描述单压强度砂质泥岩9.45黑灰色，细腻，含植物根茎叶化石，棱角断口。18.90MPa细砂岩2.25灰黑色，植物化石，致密，性脆，棱角断口。22.6MPa砂质泥岩3.9黑灰色，致密，性脆，参差断口。18.90MPa细砂岩1.23灰黑色，硅质胶结，坚硬，棱角断口。22.6MPa砂质泥岩5.0黑灰色，致密，性脆，参差断口，层状构造，松软，含植物根茎叶化石，有煤线。18.90MPa2#煤1.29黑色，碎块状，层状构造，松软。砂质泥岩、砂岩、泥岩5.5灰色、黑灰色，性脆、松软，含植物根茎叶化石。22.6MPa表2-29+10#煤层及顶板岩层分布岩石名称层厚m岩性描述单压强度细砂岩2.0灰色、钙质胶结，坚硬。18.90MPa泥岩3.2黑灰色，细腻，光滑，植物化石，棱角断口。14.10MPaK3灰岩5.2黑灰色，致密，坚硬，性脆，节理发育充填方解石脉，巨厚层状，泥晶结构。55MPa8#煤0.65黑色，块状，粉末状，光泽较弱，沥青光泽，性脆易碎，条带状结构，松软。砂质泥岩5.15深灰色，致密，性脆，易碎，参差断口，含植物化石。14.10MPaK2灰岩6.65黑灰色，致密，坚硬，性脆，节理发育充填方解石。巨厚层状，微晶结构，棱角断口。55MPa9+10#煤2.65黑色，玻璃光泽，较脆，含植物化石，层状结构，松软。有松软泥岩夹层。砂质泥岩16.25黑灰色，细腻，光滑，植物化石，性脆，松软。18.5MPa2.1.2顶板钻孔窥视分析1）窥视孔布置2#煤层顶板窥视共布置四个窥视钻孔，分别为2301回风顺槽的1号孔、2301运输顺槽的2号孔、20312运输顺槽的3号孔和三采区轨道下山的4号孔（图2-1）。图2-12#煤层钻孔总体布局图9+10#煤层顶板窥视共布置三个窥视孔，分别为二采区轨道上山的5号孔、一采区回风上山的6号孔和集中回风大巷的7号