杜 浩，張晶玉

(洛陽(yáng)義安礦業(yè)有限公司， 河南 新安市 471821)

高地應(yīng)力突出煤層過(guò)巷技術(shù)研究

杜 浩，張晶玉

(洛陽(yáng)義安礦業(yè)有限公司， 河南 新安市 471821)

義安礦業(yè)公司屬于“三軟”低透氣性高突礦井，而11軌道上山是11采區(qū)的主要運(yùn)輸大巷。對(duì)11軌道上山的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，特別是放炮后瓦斯?jié)舛鹊淖兓闆r，及時(shí)的找出瓦斯在最大值時(shí)的礦壓變化情況，對(duì)巷道圍巖不同深度徑向位移觀測(cè)，采取現(xiàn)有的區(qū)域局部預(yù)測(cè)效果檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行鉆屑解吸指標(biāo)、瓦斯涌出速度及最大鉆屑量變化的統(tǒng)計(jì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察初步掌握了影響上部巷道變形的區(qū)域和地點(diǎn)，并制定出合理控制措施提前防范，提前加固支護(hù)，煤層注水，采用大斷面巷道掘進(jìn)，采用卸壓爆破和鉆孔卸壓的方法，保證了上部巷道無(wú)變形，節(jié)約了材料消耗量和巷道維護(hù)，實(shí)現(xiàn)安全過(guò)巷。

過(guò)巷；支護(hù)；鉆屑解吸；煤層注水

義安煤礦井田面積28.7 km2，可采地質(zhì)儲(chǔ)量93822 kt，二1煤層瓦斯含量4.02～12.19 m3/t，平均7.22 m3/t，全部處于沼氣、氮?dú)鈳Х秶艺託鈳c氮?dú)鈳嗷ゴ┎?，瓦斯壓力達(dá)0.29～1.51 MPa，為煤與瓦斯突出礦井。

由于義安煤田煤厚變化大、煤體松軟、透氣性差且無(wú)保護(hù)層開(kāi)采的煤層條件， 11區(qū)軌道上山掘進(jìn)期間，上部巷道圍巖遭到破壞，變形嚴(yán)重，從而導(dǎo)致后期材料浪費(fèi)、瓦斯涌出量增大、施工進(jìn)度緩慢等。因此在過(guò)巷期間提前控制，避免上部巷道變形，節(jié)約材料消耗量和巷道維護(hù)，實(shí)現(xiàn)安全過(guò)巷，在高地應(yīng)力突出煤層中具有重要影響和意義[1]。

1 過(guò)巷控制監(jiān)測(cè)

1.1 過(guò)巷地點(diǎn)位置關(guān)系

11區(qū)軌道上山、111061工作面位于11采區(qū)中部。11區(qū)軌道上山布置在二1煤層中，11061軌道順槽在二1煤層頂板中，交叉點(diǎn)巖柱為12 m。由于高地應(yīng)力，掘進(jìn)后煤層束縛被解除，能量釋放致使此地點(diǎn)嚴(yán)重變形。

1.2 實(shí)驗(yàn)觀察方法

(1) 在以11區(qū)軌道上山與11061軌道順槽交叉點(diǎn)的位置為中心點(diǎn)，在巷道11061軌道順槽兩側(cè)分別布置2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)之間的距離為5 m，巷道中心位置布置1觀測(cè)點(diǎn)。如圖1所示。

(2) 對(duì)11軌道上山的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，特別是放炮后瓦斯?jié)舛鹊淖兓闆r，及時(shí)的找出瓦斯在最大值時(shí)的礦壓變化情況。

(3) 使用頂板離層儀對(duì)巷道圍巖不同深度徑向位移觀測(cè)，做好信息的統(tǒng)計(jì)。

(4) 采取現(xiàn)有的區(qū)域局部預(yù)測(cè)效果檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行鉆屑解吸指標(biāo)、瓦斯涌出速度及最大鉆屑量變化的統(tǒng)計(jì)，并統(tǒng)計(jì)鉆屑量變化時(shí)的礦壓變化情況。

圖1 11區(qū)軌道上山過(guò)巷平面

2 實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果與分析

(1) 11061軌道順槽5個(gè)點(diǎn)的觀測(cè)情況看巷道的變形情況是從距巷道中心交點(diǎn)40 m處開(kāi)始起變化的。巷道變形最嚴(yán)重是在距巷道中心交點(diǎn)3～10 m處巷高達(dá)到了巷道變形的峰值。距巷道交點(diǎn)中心的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)觀測(cè)點(diǎn)的巷寬變化情況最嚴(yán)重。過(guò)巷50 m處巷道的變化幾乎穩(wěn)定。如圖2所示。

(2) 區(qū)域局部預(yù)測(cè)效果檢驗(yàn)進(jìn)行鉆屑解吸指標(biāo)、瓦斯涌出速度及最大鉆屑量變化的統(tǒng)計(jì)。當(dāng)距過(guò)巷中心交點(diǎn)48.10 m時(shí)，鉆屑解吸指標(biāo)到達(dá)了最大值137 Pa,從48.10 m開(kāi)始鉆屑解吸指標(biāo)處于98 Pa和118 Pa在11區(qū)軌道上山過(guò)巷18.29 m處時(shí)鉆屑解吸指標(biāo)到達(dá)了最大值137 Pa。瓦斯涌出速度從41.74 m開(kāi)始增加，距過(guò)巷中心交點(diǎn)44.49 m時(shí)達(dá)到了峰值1.836 l/min。最大鉆屑量從距過(guò)巷中心交點(diǎn)41.74 m時(shí)開(kāi)始有所增加，在41.40，37.74 ，1.04 m處達(dá)到了最大值3.8 kg/m。如圖3～圖5所示。

圖2 1161l軌道順槽測(cè)點(diǎn)巷高邊形曲線

圖3 11區(qū)軌道上山鉆屑量曲線

圖4 11區(qū)軌道上山鉆屑解析折線

圖5 11區(qū)軌道上山瓦斯涌出速度折線

(3)正頭瓦斯報(bào)警儀的數(shù)據(jù)從距過(guò)巷中心交點(diǎn)15.24 m處開(kāi)始瓦斯?jié)舛葟?.14開(kāi)始增加，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葟木噙^(guò)巷中心交點(diǎn)21.24 m開(kāi)始瓦斯?jié)舛葟?.1開(kāi)始增加過(guò)巷中心交點(diǎn)44.49 m處時(shí)達(dá)到了峰值0.44。如圖6所示。

圖6 監(jiān)測(cè)探頭瓦斯?jié)舛惹€

3 結(jié) 論

通過(guò)試驗(yàn)，在過(guò)巷點(diǎn)前后40 m左右，巷道變形出現(xiàn)，在3～10 m位置達(dá)到最大變形程度。瓦斯涌出初速度等指標(biāo)均在距過(guò)巷點(diǎn)20 m以內(nèi)出現(xiàn)急劇增加。為減少工程量及不必要的浪費(fèi)，可采取以下措施：

(1) 提前加固支護(hù)。提前在準(zhǔn)備過(guò)巷40 m的時(shí)候?qū)ο锏赖闹ёo(hù)進(jìn)行加固。采用錨索梁+礦工鋼抬棚聯(lián)合加固，錨索梁打設(shè)間排距1.6 m×1.8 m，每排2根，一梁三索，錨索采用Φ15.2 mm×5000 mm錨索繩，每根錨索配2卷K2340和4卷Z2350藥卷進(jìn)行錨固，礦工鋼抬棚打設(shè)在巷道正中位置，首尾相接，2.5 m工鋼梁，2.7 m工鋼點(diǎn)柱，一梁三柱。

(2) 煤層注水。對(duì)過(guò)巷中心交叉點(diǎn)前后10 m的巷幫及頂部進(jìn)行多次長(zhǎng)時(shí)間注水，以使煤體充分的膠結(jié)，減少超前動(dòng)壓影響。煤層壓力預(yù)注水后，經(jīng)過(guò)水力壓裂和長(zhǎng)時(shí)間的濕潤(rùn)作用，煤體性質(zhì)發(fā)生了變化，從根本上消除或減緩了沖擊地壓危險(xiǎn)[4]。

(3) 采用大斷面巷道掘進(jìn)。因?yàn)槊褐惺艿膲毫芨?，要承受幾個(gè)方向的疊加應(yīng)力，最容易產(chǎn)生壓力，上層遺留的煤柱還會(huì)向下傳遞集中壓力。為了盡可能的避開(kāi)支撐壓力峰值范圍，采用大斷面巷道掘進(jìn)。采用36U型棚(梁長(zhǎng)3400 mm，腿長(zhǎng)3300 mm)支護(hù)，凈寬5964 mm，凈高3932 mm，棚距700 mm(中-中)，頂部錨桿間排距800 mm×700 mm，每排6根，金屬網(wǎng)搭接間距100 mm，使用12#鐵絲捆扎，間距200 mm，架后依次使用小圓木、塑料網(wǎng)、荊芭背設(shè)，小圓木凈間距300 mm(中-中)，塑料網(wǎng)搭接處孔孔必串；其他空頂空幫處使用煤(碴)袋進(jìn)行充填。

(4) 采用卸壓爆破的方法。卸壓爆破在煤體中產(chǎn)生大量裂隙，使煤體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，彈性模量減小，強(qiáng)度降低，彈性能減少，破壞了沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度條件和能量條件。由于煤體內(nèi)裂隙的長(zhǎng)度和密度增加，還具有致溫作用和止裂作用，防止了沖擊地壓的發(fā)生。

(5) 采用鉆孔卸壓的方法。實(shí)質(zhì)是利用剛應(yīng)力條件下，煤層中積聚的彈性能來(lái)破壞鉆孔周?chē)拿后w，使煤層卸壓、釋放能量，消除壓力危險(xiǎn)。

掌握了過(guò)巷時(shí)上部巷道變形規(guī)律和臨界點(diǎn)，11區(qū)軌道上山在11041膠帶順槽進(jìn)行過(guò)巷時(shí)，采用提前40 m位置加強(qiáng)支護(hù)、10 m位置煤層注水等措施后，對(duì)11區(qū)軌道上山進(jìn)行預(yù)防，11041膠帶順槽變形明顯減少，煤巷掘進(jìn)速度達(dá)到了70 m/月，180 d內(nèi)上部巷道變形僅為±30 mm，節(jié)約了修巷資金約20多萬(wàn)元。

[1]溫耀軍,等.綜采工作面過(guò)斷層和過(guò)空巷技術(shù)研究與實(shí)踐[J].中國(guó)科技論文在線：http://www.paper.edu.cn.

[2]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局,國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全技術(shù)“專家會(huì)診”資料匯編[Z].2006.

[3]何繼善,呂紹林.瓦斯突出地球物理研究[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1999.

[4]俞啟香.礦井瓦斯防治[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1992.

[5]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局,國(guó)家煤礦監(jiān)察局,煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2011.

2014-04-28)

杜 浩(1986-),男，漢族，河南洛陽(yáng)人，技術(shù)員，從事煤礦井巷設(shè)計(jì)工作，Email:330145263@qq.com。