1 盘区地质概述

寺河煤矿二号井九七盘区大巷沿9#煤层的底板施工，设计三条大巷分别称为97101、97102、97103大巷，作为盘区的准备巷道。盘区内9#煤层位于石炭系太原组中部，上限标高为636 m，下限标高为468 m，地面标高为793～1024 m。直接顶板为厚3.3 m粉砂岩，老顶为厚5.3 m的细砂岩，底板为厚0.8 m的石灰岩。

现有的支护方案顶板的支护强度达到了90，000 kg/m2，远远超出了规定支护强度，增加了成本。同时也造成巷道掘进速度慢、效率低。

2 巷道应力测试与分析

为了科学合理的设计巷道支护方案，研究地应力对巷道布置的影响，掌握测试区域内地应力的大小与方向和9#煤围岩特性。对实验巷道进行地应力测试。

根据矿井生产技术条件和地应力测试要求，分别在九七盘区大巷的联络巷（测点A）和97202大巷950 m处（测点B）选定两处位置实施试验。

2.1 测试过程与应力数据

在两个测点分别施工钻孔并安装应力计，利用钻孔取出的岩芯在实验室加工成标准试块。通过单轴压缩试验确定测量段岩石的弹性模量、泊松比和单轴抗压强度等力学参数，通过数据处理得到测点A和测点B附近区域地应力实测结果。

 

表1 地应力计算结果

  

编号 埋深/m σv/MPa σH/MPa σh/MPa 最大水平主应力方向A 302 7.52 9.28 3.66 N48.69°E B 294 6.94 7.53 5.27 N52.94°E

可以看出，九七盘区大巷的联络巷和97202大巷最大水平主应力为9.28 MPa和7.53 MPa，方向分别为N48.69°E、N52.94°E，垂直主应力分别为7.52 MPa和6.94 MPa，最大水平主应力大于垂直应力，说明该区域地应力以构造应力为主。

课程分4天完成、由同一位高年资医师带教。课程前后分别进行多选题测试、统计平均分。X线、CT、MRI、US在影像科实验室进行，SPECT和PET在核医学科进行。由老师先讲解相关基础物理知识，学生分批动手操作、老师观察并记录，最后进行问答与讨论。全部课程完成后发放调查表，要求学生对该课程的时长强度、对临床实践的帮助进行满意度选择（选项有满意、一般、不满意3种）。考试与调查表均不署名，以号码代替。

2.2 应力分析

在试验段掘进10 m后随机抽取4根锚杆做拉拔试验，对锚杆锚固力进行检测。下图是其中1根锚杆拉拔试验曲线图，可以看出。拉拔力到20 kN时，锚杆头位移为零；到30 kN时，锚杆托盘已经把钢带紧贴岩壁，当拉拔力在140～160 kN，锚杆已经接近屈服阶段。当拉拔力达到160 kN时支护体拉力仍有上升趋势，锚杆没有被拉出，说明Ф18 mm×2000 mm的蛇形锚杆用一卷MSK2335加一卷MSZ2360的树脂锚固剂时，锚固力与锚杆抗拉强度匹配完好，满足设计要求。

3 大巷支护方案设计

3.1 整体耦合支护工况点

根据整体耦合让均压的设计理念，支护系统设计必须包括：锚杆（索）长度，支护强度和支护系统的变形耦合让均压距离。这三个参数相互影响且相互制约，三者必须达到耦合。单独改变一个因素而忽略其他因素都达不到支护效果，这三者就是耦合支护工况点。利用锚杆耦合支护工况点设计曲线图可以设计耦合支护工况点、检查参数设置是否合理。

3.2 锚杆支护参数确定

（1）锚杆支护系统工况点确定

围岩应力变形特性的特点决定锚杆特性曲线设计，根据现场采矿地质条件及采动影响，利用数值模拟方法得出围岩应力和变形特性曲线。据此再结合锚杆耦合支护工况点设计曲线，可以确定锚杆支护系统的工况点：最小支护强度：600 kN/m、巷道围岩位移20 mm、允许的最小变形20 mm。

依据现场建立有限元二级模型，模拟分析锚杆安装应力。顶板每排布置5根锚杆，排距1.2 m。通过改变模型中锚杆的安装应力，达到无离层、顶板中的拉应力最小的最佳组合梁效果为宜。

根据以上工况点，选择Ф18 mm×2000 mm的蛇形锚杆。其理论屈服强度为120 kN，抗拉强度值150 kN。

（2）锚杆安装应力确定

电动机在试制的过程中，也碰到了一些问题，经过反复的试验和整改后，电动机的各项性能指标达到了要求，实现了性能和结构的可靠性。

而锚杆的长度应该足以锚固到松散破碎范围以外的稳定岩层中，根据现场围岩松散破碎圈分析，顶帮锚杆的长度均选为2000 mm，以保证锚杆锚固在稳定围岩中。

图1为安装应力增加至40 kN时的应力分布变形图和顶板离层图，灰色区域为受拉区。通过模型可以看出，安装应力到40 kN时，顶板拉应力区绝大多数消除，绝大多数顶板离层都闭合，从而取得最佳组合梁的效果。所以沿顶掘进时所需的最小锚杆安装应力为40 kN。

  

图1 应力分布变形图和放大后的顶板离层

3.3 辅助支护系统设计

为了保证锚索能锚固到顶板稳定围岩中，结合井下具体施工地点情况，选择快装高预应力“鸟窝”锚索。其参数如下：直径15.24 mm、长度5300 mm、安装应力90±10 kN、采用“三花”布置，排距2.4 m。

每套锚杆采用1支K2335的快速树脂药卷与1支Z2360的中速树脂药卷；每套锚索采用1支K2335的快速树脂药卷与2支Z2360的中速树脂药卷。

4 大巷支护效果检验

在试验段掘进10 m后进行监测。首先把安装应力测试表放在托盘与螺母之间；其次利用扭矩扳手紧固螺母，每增加50 N·m，读数一次安装应力测试表并记录。

4.1 锚杆锚固力检测

根据上述测试数据，九七盘区所在的位置的属于低应力区，井下的工程实践也证明此区域的水平应力显现不明显。九七盘区顶板岩石稳定性好，强度较高。因水平应力对九七盘区大巷和顺槽的布置影响很小，最大水平主应力的方向与大巷和顺槽也均不是垂直和平行的关系。

  

图2 拉拔试验曲线

4.2 锚杆安装扭矩与预紧力关系

为全面检测97102大巷采用新支护方案的支护状态，验证锚杆支护设计的合理性，检验支护质量，进行了矿压监测检验。

3.刻制。刻制剪纸时，身子必须保持正直。执刀时，与纸面垂直。下刀时，刚劲有力。走刀时，流畅圆活。刻出来的图案不能留下任何毛边，也不能刻断一根线。刻时要先刻细处后刻粗处，先刻中间后刻周边。

当今社会石油产品供应越来越紧张，天然气放空造成了极大的浪费和环境污染，加之环保意识的增强和能源可持续发展的要求，放空天然气回收工作越来越受到重视[1]。冀东油田、胜利油田、大港油田等各大油田公司较早就对天然气放空的问题非常重视，组织开展了放空天然气的回收规划设计工作，并逐步实施[2]。目前各油田公司所使用的天然气回收利用技术主要有CNG技术和脱烃工艺技术等，CNG技术主要是通过将天然气进行脱水之后而被压缩至20 MPa，然后将其充入至专门的CNG拖车之中；脱烃工艺技术主要是外冷脱烃和膨胀制冷脱烃[3]；表1比对分析了5种放空回收方法[4-9]。表2对比了国内外高压气田放空天然气回收现状。

 

表2 扭矩实验记录

  

扭矩 /N·m 111 160 174 180 192 205预紧力/kN 20 35 42 50 55 60

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由表可知：当顶板的锚杆安装扭矩大于180 N·m时，锚杆的预紧力即大于设计中要求的40 kN。现在规程规定顶锚的安装扭矩要大于200 N·m，能够满足设计要求，且有富裕系数。

海洋油气资源开发是服务海洋强国战略和“一带一路”倡议的具体体现，对实现国家能源战略、维护国家权益等具有重要意义。惠州海事局秉持提供专业优质高效的海事服务理念，积极采取多种有效措施，不断提高海事监管服务水平，与有关企业共同努力解决存在的安全隐患，大力助推海洋石油勘探事业的发展。

4.3 巷道位移观测

在实验巷道选定4个测点（间距50 m）观测顶底板移近量。每两天观测一次，直到巷道基本稳定，然后画出巷道表面位移变化曲线。分析巷道受掘进和回采影响情况，总结规律，取巷道的稳定程度和扭矩应力锚杆的支护效果得平衡点。

  

图3 测点4位移变化曲线

由图可知，采用新设计支护方案后，掘进期间大巷两帮的最大移近量为79 mm，顶底板移近量最大为52 mm。大巷在滞后掘进迎头150 m后趋于稳定，250 m后完全稳定。

根据九七盘区97301及相邻的97302和97303工作面的采矿与支护经验，97102大巷试验段受时间和临近采煤工作面的动压影响较小。预计采煤工作面影响期间两帮最大移近量会增加20 mm左右，顶底板移近量会增加30 mm。回采影响结束后，预计试验段两帮最大变形量在100 mm左右，顶底板最大变形量在80 mm左右。大巷在整个服务期限内均能够保持稳定。

5 结语

1）九七盘区大巷和97202大巷最大水平主应力为9.28 MPa和7.53 MPa，方向分别为N48.69°E、N52.94°E， 垂直主应力分别为7.52 MPa和6.94 MPa，最大水平主应力大于垂直应力，该区域地应力以构造应力为主，属于低应力区。

2）新型支护设计保证了锚杆(索)的锚固力，实现了“三径比”的合理优化。通过施加足够预紧力并通过组合构件实现预应力扩散，将围岩锚固成一整体，提高锚固体的强度，阻止围岩变形、裂隙扩展。

3）试验表明，掘进期间大巷试验段两帮最大移近量为79 mm，顶底板最大移近量为52 mm。大巷在滞后掘进迎头150 m后趋于稳定，250 m后完全稳定。大巷在整个服务期限内均能够保持稳定。

在上述评估过程中，还需要考虑其他因素：科学证据的不确定性、以患者为中心评估和患者报告结局(供医师能更好地量化器械对患者健康的影响并帮助患者做出更知情的决定)、疾病的特征(诊断治疗的情况、临床表现、对患者的影响、是否对症治疗、既往病史等)、患者观点(考虑到疾病或病状的严重程度、长期慢性疾病情况、是否存在替代方案等因素，不同患者对所识别风险的容忍度是不同的，患者可能为了获得收益而做出风险是否可接受的决定)[27]、替代的治疗或诊断方案情况、风险缓解措施、上市后真实世界数据、解决未满足医疗需求的新技术。

参考文献：

〔1〕韩瑞庚.地下工程新奥法[M].科学出版社，2001.

〔2〕刘长武.煤矿软岩巷道的锚喷支护同新奥法的关系[J].中国矿业，2000（1）：66-69.

〔3〕黄文宇.新奥法在芙蓉山隧道的应用研究[D].中南大学，2006.

〔4〕孙晓明，何满潮，杨晓杰.深部软岩巷道锚网索耦合支护非线性设计方法研究[J].岩土力学，2006（7）：1061-1065.

〔5〕何满潮，张国锋，王桂莲，等.深部煤巷底臌控制机制及应用研究[J].岩石力学与工程学报，2009（S1）：2593-2598.