深部高瓦斯特软煤层巷道支护技术研究

摘要

梁北矿被国家确认为双突矿井。主采的二1煤层为典型―三软煤层，倾角为8～15°，厚度一般3～6m，平均4.18m，硬度系数f=0.15～0.25，平均0.18。全层松软，煤层结构简单。当前开采水平-550m，煤巷埋深达610～750m，位于软化临界深度以下，综合支护难度系数超过了1.5~2.0，工程实践表明煤巷支护难度很大。同时，梁北矿煤体松软，透气性差，瓦斯含量高，瓦斯压力大，地应力大，具有较强的突出危险性，且难抽放。在掘进期间，煤巷防突与瓦斯超限等严重影响到煤巷掘进速度，影响到梁北矿采掘接替。本研究主要针对梁北矿深部高瓦斯特软煤层巷道支护难题开展工作。通过对梁北矿-550m水平11采区二1煤层巷道围岩工程地质条件、煤巷变形破坏特征与机理研究，综合考虑瓦斯防突抽放施工和支护稳定性，从提高煤巷掘进速度、确保巷道的稳定性角度，开展了深部高瓦斯特软煤层巷道的支护技术研究。
　　本研究主要内容包括：⑴提出了高凸钢带-预应力锚网索耦合支护新技术，开发了配套的施工工艺技术，并在11采区煤层试验巷道工程中取得成功，经济效益和社会效益明显。⑵解决了薄碎岩层强度测试难题，为后续的工程的分析奠定的坚实的基础。同时，根据岩体结构特性，运用最新版Hoek-Brown强度准则确定工程地质岩组的强度，以此作为数值计算分析中参数值确定的重要参考依据，提高了数值分析计算结果的可信性。⑶划分了工程地质岩组，确定了11采区煤层巷道的变形力学机制，找出了原支护护条件下煤层巷道变形破坏的主要原因，制定了正确的支护对策，应用高凸钢带-预应力锚网索耦合支护新技术，成功地解决了11采区实体煤巷的稳定性控制难题。⑷基于低渗透储层改造的有效途径是采用卸压技术的基本思想，从巷道支护稳定性和高效抽放协同作用的角度，对原方案进行了调整，调整后的方案使实体煤巷掘进速度由原来的45m/月提高到70m/月以上，解决了梁北矿11采区煤巷瓦斯防突与超标问题，实现了煤巷的快速掘进。⑸把―三软煤巷瓦斯治理与巷道支护技术有机结合起来，在巷道掘进瓦斯突的过程中，不破坏巷边煤层，在此基础上，对煤帮采取锚网支护，提高煤帮稳定性，弱化了底鼓效应。综合技术的采用，有效地解决了梁北矿高瓦斯软煤层巷道的快速掘进问题，缓解了采掘接替的压力。

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1 绪论

1.1 梁北煤矿概况

1.2 问题的提出

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容及技术路线

1.5 主要研究成果

2 工程地质条件研究

2.1 地层岩性

2.2 地质构造

2.3 地下水

2.4 瓦斯地质特征

2.5 地应力特征

2.6 岩体工程地质特征

2.7 本章小结

3 围岩强度试验研究

3.1 室内试验研究

3.2 点荷载试验研究

3.3 工程地质岩组的岩块强度

3.4 岩体力学参数的确定

3.5 本章小结

4 特软煤层巷道变形破坏特征与支护对策

4.1 特软煤层巷道变形破坏现象

4.2 特软煤层巷道变形破坏原因分析

4.3 特软煤层巷道支护对策

4.4 本章小结

5 特软煤巷支护设计技术研究

5.1 软岩巷道锚网索支护理论研究

5.2 高凸钢带-预应力锚网索耦合支护作用机理研究

5.3 煤巷底臌防治研究

5.4 本章小结

6 特软低渗透煤层高瓦斯的治理对策研究

6.1 现有方法技术及其适用性分析

6.2 11采区煤巷瓦斯治理对策

6.3 本章小结

7 试验段支护设计与施工过程设计

7.1 试验段地质概况

7.2 特软煤层巷道支护数值模拟分析

7.3 试验段煤巷支护设计

7.4 施工过程设计

7.5 本章小结

8 信息化施工与支护效果分析

8.1 信息化设计施工方法概述

8.2 信息反馈的目的及内容

8.3 监测数据的处理方法

8.4 信息反馈技术

8.5 试验巷道施工信息反馈

8.6 本章小结

9 主要结论

参考文献

作者简历

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