煤矿顶板支护设计

1第一章井田概况及地质特征第一节矿井自然概况一、位置与交通XXXX煤矿位于XXXX省西南部、XXXX县城南西，隶属黔西南州XXXX县XXXX乡管辖，地处XXXX县XXXX乡XXXX村。距XXXX县城km，直距km，距XXXXX州州政府所在地XXXXX市XXkm，直距XXkm，离XXX市XXX镇XXXkm，直距XXXXkm。XXX铁路、XXX国道从矿区南西部XXX镇经过，XX至XX高等级公路从矿区西部直距XXkm处通过，XXX省道自矿区北部XXXkm处通过，XXX省道自矿区西部矿界外XXXXm处通过，矿山有公路与XXX省道相通，交通方便。二、自然地理概况1.地形地貌矿区地势总体上中部高四周低，海拔一般1500～1600m，最高点位于矿区西部三棵桩山顶，海拔1738.0m，最低点位于矿区南西部1号拐点，海拔1420.0m，相对高差318m。矿区总体上属低中山地貌，境内夜朗组地层分布地段地形较陡，含煤地层分布地段地形较缓，多被第四系坡积物覆盖。2.矿区地表水矿区内无河流，地表水为山间雨源型小溪，主要受大气降水及地形控制，矿区内小冲沟发育，沟水动态变化极大，季节性变化十分显著，雨季暴涨，旱季流量较小或干枯，一般小于2l/s。XXXX水库：距矿区西矿界XXXXm左右，长1200m，最宽处170m，储水量约25万m3。三、矿井历史概况XXXX煤矿原由原XXXX煤矿、XXXX煤矿整合而成。两个矿井生产规模3万吨/年，现利用XXXX煤矿的井筒进行改造。XXX年XX月，XXXX省地质矿产勘查开发局X地质大队在区内进行过XX煤矿储量核实工作，提交有《XXXX省XXXX县X乡X村XX煤矿矿产资源储量核实报告》（以下简称XX报告）。XX报告获保有资源量47万吨（333类XX万吨、334？类17万吨），最低开采标高之下9万吨（333类6万吨、334？类3万吨）。2XXXX县XX乡XXXX煤矿是经省府函[XX]XX号文件批准的年生产能力XX万吨的整合技改矿井，矿区面积XXX平方公里，属私营独资企业，XX年取得六证，现为六证齐全合法生产矿井。第二节矿井煤层概况一、可采煤层区内主要可采煤层2层（XX煤层、XX煤层），零星可采煤层3层（C1、C11、C14），可采煤层平均总厚4.78m，可采系数0.016。将XX煤层、XX煤层煤层叙述于下：XX煤层位于龙潭组第二段（P3l2）上部，厚0.82～1.45m，平均1.20m，一般无夹矸，结构简单。全区可采。XX煤层：位于龙潭组第二段（P3l2）上部，厚1.10～2.97m，平均2.21m，偶含0.15～0.XXm泥岩夹矸1～2层，结构较简单。全区可采。二、煤的物理性质XX煤层，黑色，中～细条带结构，局部宽条带结构，块状构造，玻璃、油脂光泽，参差状断口，节理、裂隙发育，见薄膜状方解石充填于节理、裂隙，半亮～光亮型。XX煤层，黑色，中～细条带结构，玻璃、油脂光泽，参差状断口，节理、裂隙发育，见薄膜状方解石充填于节理、裂隙，半亮型。三、煤的化学性质根据业主提供的《XXXX县XX乡XXXX煤矿储量核报告》中煤层的煤质资料，原煤煤质的分析结果见下表。煤层煤质分析表样号水分（%）灰份（Ad）（%）挥发份（Vdaf）（%）全硫（St,d）（%）发热量（Qgr,d）（MJ/Kg）XX2.0315.627.542.6029.925XX1.8115.406.211.7129.701四、风（氧）化特征矿区地形为低中山地貌，区域喀斯特地貌较发育，地形有利于大气降水入渗，在含煤地层3露头区风化作用强烈，茅口组及长兴组地层岩溶较发育，上覆地层和下伏地层岩石工程地质条件较好，含煤地层部分地段存在粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、煤等软弱层，XX煤层、XX煤层煤层顶板力学强度较高，其底板力学强度很低，底板如果支护不良，可能出现片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题，故本矿区工程地质条件为中等，在开采过程中应加强巷道底、帮或顶的支护管理工作，预防不良事故发生。五、煤种及工业用途矿区内XX煤层、XX煤层煤层原煤干燥无灰基挥发分均小于10％，干燥无灰基氢元素含量大于3％，根据XX年XX月1日起试行的中国煤炭分类标准，矿区XX煤层、XX煤层煤层均为无烟煤，煤类牌号为WY，XX煤层煤类编号为03，XX煤层煤类编号为02。本矿XX煤层、XX煤层煤层其用途除作民用煤外，还可用于火力发电、一般工业锅炉、汽化等用煤。第三节地质与水文概况一、地质构造矿区位于扬子准地台西南缘XX断陷晴隆-安龙构造变形区中部包谷地向斜北翼中段，区内地层主要呈北西～南东走向，倾向北东，倾角8～20°，一般8～15°，地层沿倾向倾角有一定变化，区内未发现褶曲，仅南矿界附近发现断层2条（即F1、F2、）。矿区总体上属单斜构造。矿区内构造复杂程度属中等类型，矿区内地质构造对生产能力的确定无影响。二、水文地质矿区矿床大部分位于最低侵蚀基准面以下，直接充水水源为龙潭组、长兴组、大隆组裂隙水、采空区积水、地表冲沟水，间接充水水源为溪沟水、XXX水库水、大气降水、茅口组强岩溶水，故本矿区属以裂隙充水为主，水文地质条件复杂程度为中等，水文地质类型属二类二型。矿区属低中山侵蚀、剥蚀高原山地地貌，由山麓、斜坡和冲沟构成，中部高四周低，南西侧沿黄家店子～XX～竹林寨～者末寨发育有一区域东西向地表分水岭，矿区位于地表分水岭北西侧马路河之南XX、三棵桩、黄家店子一带，在山峦斜坡中主要发育有南北向冲沟，地形切割较大，总体趋势为中部高四周低。矿区属珠江流域XX江水系马路河支流，XX河发育于矿区北4部，由南向北至XX一带后转为由西向东径流，最终汇入XX江一级支流麻沙河，马路河距矿区最近最低标高1206m，为矿区当地最低侵蚀基准面。此外在矿区中部发育有数条溪沟，一般由南向北径流，并汇入马路河，其中最长为XX至秧寨的溪沟，约为4km，流量为10.267l/s，溪沟常年有水，其余溪沟长约0.64-2.16km。补给源为泉水和大气降水。矿区位于包谷地背斜北翼，区内未发现断裂，地质构造简单，岩层呈单斜产出，倾角11～45°，并由西向东逐渐变陡。据XX煤矿详查资料：F1、F2断层虽然为正断层，但导水性弱，据XX煤矿在井下已揭露该断层，根据实测资料正常涌水量为20m3/d，综合分析，构造对矿床充水的可能性较小。第四节矿井生产能力与系统装备矿井生产能力XX万吨/年，资源储量XX万吨，可采储量XX万吨，矿井设计服务年限20.3年。矿井整体装备情况如下：绞车。副斜井提升绞车型号为提升机JTP-1.6×1.2型，矸石由串车提升。皮带。主斜井运煤，安装两部皮带输送机，型号：DTL-80/15型输送机。主扇。主扇型号为FBCDZ－8－NO19型防爆轴流式通风机二台，矿井通风方式为中央并列抽出式。压风。地面压风机型号为LGFD132-015M-T型空气压缩机3台，沿主斜井敷设两部压风管路与井下各地点管路相连。。水泵。井下主排水泵型号为MD155-33×10型离心泵3台，沿主斜井敷设2路排水管路。供电。井上下供电为双回路，高压入井。两回路均引自XX35kV变电站10kV侧不同母线段，电源可靠。通讯。井上下通讯采用防爆电话,对外联系使用移动电话及固定电话。第五节矿井生产概况目前XXXX煤矿一采区1XX1工作面已经结束，1XX2工作面正在进行回采，1XX3工作面正在进行准备，矿井北侧与XX煤矿为界，正在将XX煤矿整合给XXXX煤矿，XX水库西侧XX0米处5为矿界，南侧与XX煤矿搭界，东侧以保护煤柱为界。根据划定矿区范围批复中确定的矿井开采境界标高范围为：+XXm至+XXm。各煤层的开采境界由拐点圈定，XX煤层、XX煤层煤层境界拐点坐标情况见下表。一采区XX煤层采用走向长壁后退式采煤方法，其采煤工艺为爆破落煤、刮板输送机运煤、单体液压支柱控制顶板，整个矿井为一采二掘。矿井目前正在开采XX煤层右侧1XX2工作面，并开始进入下一接续工作面准备工作，本设计就是针对矿井右侧回采巷道进行相关围岩控制设计。第二章现状及设计意义第一节回采巷道顶板控制现状主要产煤国家的巷道支护可归结为三种类型：金属支架、锚杆支护、多种支护并存。随着开采深度的不断增加，巷道支护越来越困难，原来主要使用金属支架的产煤国家在上世纪80年代后越来越重视锚杆技术的发展与应用。综合现阶段巷道支护方式，比较普遍采用的主要有锚杆支护、喷射混凝土支护、棚子支护、锚索支护、锚喷支护、联合支护等方式。拐点号XY1XX09755.00XX4550.002XX09500.00XX4550.003XX09500.00XX4110.004XX09250.00XX4255.005XX09250.00XX5960.006XX09965.00XX6700.007XX09966.00XX8867.008XX10889.00XX8866.009XX10888.00XX8446.0010XX11350.00XX8446.0011XX11348.00XX6769.0012XX11809.00XX6769.0013XX11807.00XX5091.0014XX11346.00XX5092.0015XX10950.00XX5XX0.00矿区面积：XXkm2；开采深度：由XX至XX米标高。61、锚杆支护。锚杆支护技术作为巷道和其它地下工程支护技术的一种主要形式，早在上世纪，美国、前苏联就在开始使用锚杆支护。锚杆支护是井巷支护比较经济合理的有效手段，在煤矿、金属矿山、水利、隧道以及其它地下工程中迅速得到发展，2、喷射混凝土支护。该支护方式是用喷射机将混凝土混合物喷射在岩面上凝结硬化而成的一种支护，其粘结力大，能同岩石紧密粘结，形成了喷射混凝土独特作用，喷射混凝土能随着巷道掘进及时施工，且加入速凝剂后其早期强度成倍增长，因而能控制围岩的过度变形与松弛。但其本身是脆性的，当岩石变形大时，易裂开剥落。锚喷支护则是锚杆与混凝土联合支护的简称，能使二者相互取长补短，互为补充，可以防止局部岩块的松动和坠落，从而加固与提高岩石拱的承载能力。锚喷支护又可与金属网联合进行支护。它具有施工速度快，施工机械化程度高，成本低及节约材料等优点。3、棚子支护。棚子支护的作用是使地压均匀的分布到顶梁和棚腿上，棚子支护又分为，木支护，金属支护，钢筋混凝土支护，石材整体支护等不通方式，木支护适用于地压不大，巷道服务年限不长的，断面较小的采区巷道里，有时也是巷道掘进中的临时支护。金属支护是木支护的优良替代品。钢筋混凝土支护适用于地压稳定，服务年限长及断面不小于12m3的巷道，不适宜用于有动压的巷道，但由于构件重，架设困难，随着锚喷支护的发展，其使用以日渐减少了。石材整体支护也已经随着锚喷支护的应用而渐渐废弃。4、锚索支护。在煤矿巷道支护工程中采用预应力锚索，有如下六个特点：①锚索的锚固深度大，承载能力强，支护效果好。②锚索的补强作用，在复合顶板、大断硐室、交岔点处的支护中更明显，尤其在顶板来压大，层理发育的采准巷道中使用效果更佳。此种支护适用范围非常广。③支护材料重量轻，体积小，工人劳动强度低。施工工艺简单，操作方便，安全可靠，可提高掘进速度。④锚索支护可大大减少巷道维修量，节约维护费用。⑤从安全生产角度及有利于顶板维护等方面来看，经济上合理，技术上可行，具有较好的推广价值。⑥锚索的施工比较灵活，可以和其他加固措施相结合，具有不缩小巷道断面、工期短、安全可靠和节约资金等优点，尤其对破损巷道的加固与其他方法相比更具有优势。5、锚喷支护。锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。它之所以比传统支护优越，主要是由于它在机理和工艺上具有一些独特的工作特性。其概括起来说，主要有及时性、密贴7性、封闭性、可分性、适应性、组合性、经济性和科学性。(1)及时性。喷射混凝土、喷射水泥浆以及锚喷，能及时支护、甚至超前支护(插筋锚杆)；因此，能够不失时机地为工作面创造安全的工作空间。(2)密贴性。喷层与围岩密贴，是一种强度高、粘结力大、抗渗性能强的薄层支护，能够将围岩表面的裂隙牯成整体，防止松动；故喷层既提高围岩的表面强度，叉具有一定的支护抗力。(3)封闭性。喷层及时封闭围岩，具有防火