千米深井巷道围岩控制技术研究开题报告平煤天安十二矿2007年12月目录1、前言2、课题研究的意义、目的3、国内外概况4、只要研究思路5、目标和预期成果6、推广应用前景7、项目进度8、经费预算千米深井巷道围岩控制技术研究开题报告1、前言十二矿是平煤高突矿井，首家由国家煤炭工业协会命名的双高矿井,被誉为平顶山矿区的“东方明珠”。
位于平顶山矿区东部，1958年6月20 日动工兴建，1960年7月1日简易投产。
当初年设计生产能力30万吨,1989年扩建竣工后设计能力为90万吨。
现生产能力为130万吨, 目前的开采深度已经达到1100m，标高达到-775m，当三水平回风下山施工到对应标高为-730m，垂深1100m位置时，发生了一次由冲击地压引起的岩石和煤与瓦斯动力现象，抛出大量的岩石和煤，涌出大量的瓦斯，并且造成巷道断面缩小，镏子发生位移。
因此随着开采深度的增加，冲击地压已经严重影响我矿的安全生产，成为又一种新的自然灾害。
我矿施工的已15—31010机.风巷埋深大，煤层顶板又有一层厚度0.8～1.4m的伪顶，围岩节理发育，开巷后自稳时间短，极易风化破碎，所以在巷道支护中，先后采用了锚网梁、29U型钢可缩性支架的不同支护方式，然而每一种支护方式都出现了不同程度的变形和破坏。
局部支架破坏严重，因此不得不进行返修，造成大量人力、物力和财力消耗，导致巷道支护成本较高。
巷道围岩变形破坏特点：（1）锚网层剥离，顶部下沉，底臌严重：以锚网梁支护的巷道在拱肩发生明显的剪切变形，锚网层出现剥离，底角处出现明显内挤收敛，底板出现显著的底臌，使得巷道的断面收缩率较大，无法满足巷道的使用要求。
（2）支架扭曲破坏、形成尖顶：以型钢支架为主的巷道，以支架的扭曲变形、内挤和下插底板、形成尖顶等为主，支架周围布置的各种背板和金属网不能有效限制围岩的变形，出现严重的折断、扭曲及外露，变形仍以两帮内挤和底臌为主。
巷道变形破坏后，修复时仍以U型钢支架为主进行支护，支架后背坑木或钢筋混凝土背板，支架后存在较严重的空顶和空帮现象，支架受力性能较差，相对地降低了巷道支护结构的承载能力，，影响了巷道的整体稳定性。
因此，修复后的支护结构仍不能保持巷道的稳定（见图）。
造成生产进度缓慢，月进尺40m。
严重制约着我矿生产的需求，不能满足正常的采掘接替。
因此消除冲击地压危险，解决千米深井松软超高地应力巷道的支护问题，已是刻不容缓。
（a）支架折曲破坏（b）形成尖顶破坏图巷道U型钢支架破坏方式2、课题研究的意义、目的在矿井建设中，锚杆支护被广泛应用，其优越性有目共睹，但在煤层埋藏较大的矿井建设过程中对于受高瓦斯、冲击地压影响的多分层、低强度、松软巷道的锚杆支护一直是施工的难题。
支护的巷道顶板随时间的推移，先是局部巷道顶板失稳，然后是一段巷道失稳，最后是大面积巷道顶板失稳，巷道先是打点柱，然后分段架棚，最后巷道大面积架棚。
松软巷道地鼓引起两帮的收敛，两帮的收敛引起顶板的下沉，从而造成巷道的严重变形，给煤矿生产造成大量人力、物力、财力的损失。
更为严重的是还会引起瓦斯突出事故。
因此消除冲击地压危险，合理抽排瓦斯，合理利用瓦斯，解决松软超高地应力巷道，受瓦斯突出冲击地压的巷道支护问题是刻不容缓的。
根据我矿三水平开采深度已经达到1100m，受高瓦斯、高应力、冲击地压作用下的巷道支护困难、巷道变形严重，瓦斯突出、冲击地压危险，巷道单进水平低等现实情况，我们对施工巷道采取高位瓦斯抽排巷穿层预抽、高位瓦斯抽排巷穿层预裂松动爆破、高压注水挤排瓦斯措施，以及前探地质探孔、高压磨射流割缝、边掘边抽、巷帮卸压钻孔等加强性措施。
有效降低煤层瓦斯含量、释放煤岩的弹性能、增加煤体的含水性，增加煤体硬度，从而达到消除冲击地压危险。
所采用的措施满足瓦斯抽采基本指标要求，掘进工作面两帮控制范围达到10m以上。
在巷道围岩瓦斯得到充分抽排、巷道围岩压力得到充分释放后，选用“超高让压强锚杆+锚网+M型钢带梁+锚索+卸压孔”联合支护技术，对巷道进行支护，可以充分发挥锚杆、锚索、联合支护的优点，充分利用了超高让压强锚杆、锚索的长度、韧性、刚度等属性互相补充、互相强化，钢柔并济，形成了高强度，高弹性的稳定承载体，能够解决松软超高地应力巷道的强度低，扩容变形量大，扩容应力大，稳定性差等支护难题，在国内外的巷道支护都有一定的指导意义。
3、国内外概况巷道支护技术是煤炭开采中的一项关键技术。
安全合理、有效进行巷道支护，是保证矿井高产高效的必要条件。
近年来，煤巷锚杆支护技术发展极为迅速。
由于这种支护方式具有支护效果好、成本低等诸多特点，它的广泛采用给煤矿企业带来巨大的技术经济效益。
锚杆支护是以后主要的发展方向。
在国外，澳大利亚、美国、英国等国家的锚杆支护技术比较先进，特别是澳大利亚锚杆支护技术已经形成比较完整的体系，处于国际领先水平。
澳大利亚的煤矿巷道几乎全部采用Ｗ钢带树脂全长锚固组合锚杆支护技术，尽管其巷道的断面比较大，但支护效果非常好。
对于复合顶板、破碎顶板，以及巷道交叉点、大端面硐室等难维护的条件，还采用锚索注浆进行补强加固，控制了围岩的强烈变形。
英国的锚杆支护技术是从澳大利亚引进的，在近十年实践的基础上又做了改进和提高。
到目前为止，锚杆支护巷道的长度占９０﹪以上。
锚杆支护技术的广泛采用给英国煤矿带来巨大的活力和经济效益。
美国一直采用锚杆支护巷道，锚杆消耗量很大。
锚杆种类也比较多，有涨壳式锚杆、树脂锚杆、复合锚杆。
组合件有钢带和珩架，具体应用时，根据岩层条件选择不同的支护方式和参数。
我国煤巷锚杆支护技术近年来也取得长足的发展。
目前，国内在传统软岩巷道的支护技术和冲击矿压的防治两方面分别进行了大量研究，并取得了可喜的成果。
但是，针对高突矿井、瓦斯及冲击地压巷道等复杂动力灾害条件下的软岩巷道支护问题，相关的研究还很少，仍处于起步阶段，并且仅有的研究成果都局限于采用锚杆支护对具有冲击倾向的煤巷的治理（孙忠辉《冲击地压矿井煤巷锚杆支护研究》、姚精明等《巷道冲击矿压的锚杆支护机理及实践》、陈尚本《冲击地压煤巷锚杆支护技术应用》、赵兴东等《冲击地压下煤巷锚杆支护机理数值模拟研究》）。
此外，现有研究都停留在宏观的层次，未深入研究动压条件下破碎围岩的力学演化规律，因而其研究成果缺乏足够的可靠性和推广性。
破坏后的岩石在动压作用下的力学演化规律是巷道开挖后影响支护对象和支护作用的根本因素。
然而，人们目前对这种巷道开挖后围岩破坏的情况并不十分清楚，而且围岩破坏和再破坏的影响被忽视，尤其是没有考虑复杂动压的影响，所以目前许多数值计算和物理模拟结果与现场实测位移产生了量级之差，由此导致的支护盲目性，既难以维持巷道的长期稳定，又不能完全消除巷道瓦斯及冲击地压的危害，经常造成瓦斯超限，围岩片帮和冒顶伤人、甚至瓦斯突出事故。
因此，深入研究动力灾害条件下巷道开挖、围岩破坏及其破坏后的发展全过程，从中弄清支护对象和支护作用机理问题，以获得复杂动力灾害条件下巷道围岩稳定控制机理和技术，采取预抽瓦斯、释放巷道围岩压力，从而解决严重影响深部复杂动力灾害条件下巷道围岩稳定的安全和经济效益问题，具有极其重要的理论和实际应用价值。
我们结合现场实际情况，开展深井复合顶巷道卸压、让压综合支护技术研究，采取高位瓦斯抽排巷穿层预抽、高位瓦斯抽排巷穿层预裂松动爆破技术革命、同时还要采取前探地质探孔、高压磨射流割缝、边掘边抽、巷帮卸压钻孔等加强性措施。
能有效降低煤层瓦斯含量、释放煤岩的弹性能、增加煤体的含水性，增加煤体硬度，从而达到消除瓦斯、冲击地压危险。
选用“超高强让压锚杆+锚网+M型钢带梁+锚索+卸压孔”综合支护技术，进行大采深高应力复合破碎顶板条件下的实验，极大改善和提高了巷道的支护强度，使我国的煤巷锚杆支护技术上有较大的提高。
全煤巷道、冲击低压巷道、复合、破碎顶板等困难条件下锚杆锚索支护技术得到了应用，取得了令人满意的支护效果和经济效益。
为我矿创立一套适合自己的支护方法和体系，达到国际先进水平。
4、主要研究思路开展深井复合顶巷道卸压、让压综合支护技术实验研究，采取高位瓦斯抽排巷穿层预抽、高位瓦斯抽排巷穿层预裂松动爆破、同时还要采取前探地质探孔、高压磨射流割缝、边掘边抽、巷帮卸压钻孔等加强性措施。
能有效降低煤层瓦斯含量、释放煤岩的弹性能、增加煤体的含水性，增加煤体硬度，从而达到消除瓦斯、冲击地压危险，对抽出的瓦斯实行合理利用，进行发电，变废为宝。
选用“超高强让压锚杆+锚网+M型钢带梁+锚索+卸压孔”综合支护技术，进行大采深高应力复合破碎顶板条件下的支护实验，解决了千米围岩困难条件下的支护难题。
5、目标和预期成果（1）己-15-31010机、风巷的施工速度由原来的每月40m，提升到目前每月75m。
（2）巷道断面的收缩率小于10﹪，确保了巷道施工安全和工程质量以及使用周期。
（3）从根本上治理了瓦斯，保证了安全生产。
6、推广应用前景深井复合顶巷道卸压、让压，超高强让压锚杆+锚网+M型钢带梁+锚索+卸压孔综合支护技术，采取高位瓦斯抽排巷穿层预抽、高位瓦斯抽排巷穿层预裂松动爆破、高压注水挤排瓦斯措施，前探地质探孔、高压磨射流割缝、边掘边抽、巷帮卸压钻孔等加强性措施。
有效降低煤层瓦斯含量、释放煤岩的弹性能、增加煤体的含水性，增加煤体硬度，从而达到消除冲击地压危险，所采用的措施满足瓦斯抽采基本指标要求，掘进工作面两帮控制范围达到10m 以上。
选用“超高让压强锚杆+锚网+M型钢带梁+锚索+卸压孔”联合支护技术可以充分发挥锚杆、锚索、联合支护的优点，充分利用了超高让压强锚杆、锚索的长度、韧性、刚度等属性互相补充、互相强化，钢柔并济，形成了高强度，高弹性的稳定承载体，能够解决松软超高地应力巷道的强度低，扩容变形量大，扩容应力大，稳定性差等支护难题，在国内外的巷道支护都有一定的指导意义。
该项目试验成功后，可大大降低巷道维修费，提高掘进速度与安全性，保证生产接续，极大地促进巷道支护技术水平的提高，从而实现矿井深部的高产高效开采，社会经济效益明显。
其技术成果可在平煤集团公司乃至全国深埋复杂动力灾害条件下软岩巷道中推广应用，前景广阔。
7、项目进度（1）2007年1月—3月调研收集相关资料。
（2）2007年4月—10月己-15-31010机、风巷的支护方案实施。
（3）2007年11月整理资料。
（4）2007年12月验收。
8、经费预算千米深井巷道围岩控制技术研究研究报告平煤天安十二矿2007年12月目录1、绪论1.1 前言1.2 国内外概况1.3 十二矿试验点概况1.4 研究的目标与意义2 十二矿己15-31010机、风巷支护围岩变形破坏机理分析3 己-15-31010机、风巷卸压、让压技术设计3．1 高位瓦斯抽排巷穿层预抽卸压、卸压技术3.2 高位瓦斯抽排穿层、预裂松动爆破卸压、卸压技术3．3 高压注水挤排瓦斯卸压、让压技术3．4 前探梁钻孔卸压、让压技术3．5 边掘边抽卸压、让压技术3．6 巷帮卸压钻孔卸压、让压技术3.7 超前排放钻孔卸压、让压技术3.8 高压磨料射流割缝卸压、让压技术4 己-15-31010机、风巷深井复合顶巷道支护技术设计4.1、支护参数设计的理论依据4．2、支护技术方案选择4.3、可让压锚杆、成型锚杆技术5、试验效果与分析6. 技术原理分析6.1 让压技术原理6.2 卸压技术原理千米深井巷道围岩控制技术研究报告1 绪论1.1 前言十二矿是平煤高突矿井，首家由国家煤炭工业协会命名的双高矿井,被誉为平顶山矿区的“东方明珠”。
