趙平平

(華能云南滇東能源有限責(zé)任公司礦業(yè)分公司，云南曲靖，655508)

高瓦斯工作面高抽巷快速成巷技術(shù)的模擬研究

趙平平

(華能云南滇東能源有限責(zé)任公司礦業(yè)分公司，云南曲靖，655508)

采用預(yù)掘高抽巷進(jìn)行采前、采中瓦斯抽采技術(shù)，解決高瓦斯工作面瓦斯超限引起的系列災(zāi)害事故，是淮南礦區(qū)成功瓦斯治理的根本措施之一。本文以丁集煤礦1341(1)工作面為工程背景，針對頂板高抽巷布置層位、支護(hù)方案進(jìn)行FLAC3D數(shù)值模擬分析，得到錨網(wǎng)索支護(hù)、矩形斷面開掘的距11-2煤頂板法線距30m的1341(1)高抽巷，能快速成巷、圍巖穩(wěn)定性好，抽采效果顯著，成功的工程實踐表明：模擬為同類條件下高抽巷快速成巷、高效抽采提供了可靠預(yù)判。

高瓦斯；高抽巷；FLAC3D數(shù)值模擬；快速成巷

1 工程背景

作為卸壓開采13-1煤的保護(hù)層，淮滬煤電公司丁集煤礦1341(1)工作面主采煤層11-2煤，地面標(biāo)高+22.3～+23.7m，工作面標(biāo)高-801.5～-857.1m，工作面面長206.5m，11-2煤平均厚度1.8m；1341(1)工作面高抽巷布置于11-2煤頂板25~35m的砂巖、砂質(zhì)泥巖層位，在回采前布置頂板高抽巷，實行采前、采中預(yù)抽13-1煤及11-2煤的瓦斯，以期達(dá)到上、下工作面安全回采。本文擬采用FLAC3D數(shù)值模擬分析1341(1)工作面回采后頂板裂隙發(fā)育及高抽巷圍巖變形情況，為研究特定層位布置及特定支護(hù)方案下高抽巷的成巷效果及抽采效果提供預(yù)評估。

圖1 采場模型圖

2 模型建立

采用FLAC3D顯示差分軟件，分析采場圍巖塑性區(qū)發(fā)育規(guī)律及頂板高抽巷圍巖變形規(guī)律，能為工程實踐提供可靠的參考。建立模型尺寸為：100m100m72.8m，包含單元43200個，節(jié)點47068個，模型層位示意圖如下圖1所示。

模型開挖按實際的工程掘進(jìn)順序模擬：1）地應(yīng)力場平衡后，首先開掘1341(1)高抽巷，一邊開掘一邊支護(hù)；2）開掘下部的1341(1)工作面，分析工作面采動后，上覆巖層塑形擴展及1341(1)高抽巷圍巖變形情況，開掘空間關(guān)系如下圖2所示。

圖2 采掘關(guān)系示意圖

3 數(shù)值模擬結(jié)果處理與分析

3.1 高抽巷開掘后圍巖穩(wěn)定性分析

1341（1）高抽巷掘進(jìn)于11-2煤頂板25~35m的砂巖、砂質(zhì)泥巖中，巷道掘進(jìn)斷面為矩形，凈寬×凈高＝4.6×3.4m，采用錨網(wǎng)索支護(hù)，錨桿規(guī)格為Φ20×2200間排距：0.75*0.8m；錨索規(guī)格為Φ22×6300，間排距1.6×1.6m，模擬的支護(hù)方案與掘進(jìn)期間的位移分別如下圖3、圖4所示。

圖3 巷道掘進(jìn)支護(hù)方案

圖4 巷道垂直位移云圖

從模擬結(jié)果可知，1341(1)高抽巷掘進(jìn)期間頂板下沉50mm左右，底板鼓起15mm，說明采用錨網(wǎng)索支護(hù)的圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 1341(1)工作面回采后采場圍巖穩(wěn)定性分析

分別截工作面推進(jìn)30m、50m、70m的采場頂板塑形分布圖（圖5），分析1341(1)工作面初次來壓、周期來壓期間，采場頂板破壞裂隙發(fā)育情況，預(yù)測高抽巷受采動影響情況及瓦斯抽采效果。

從上圖可知，1341(1)工作面初采期間，采場頂板裂隙發(fā)育較小，尚未溝通到上部的1341(1)高抽巷，工作面回采50m后，頂板裂隙發(fā)育到1341(1)高抽巷底板，當(dāng)工作面回采70m后，頂板裂隙發(fā)育穩(wěn)定在1341(1)高抽巷底板，模擬結(jié)果表明1341(1)工作面回采增加了頂板巖層的裂隙發(fā)育，有利于瓦斯抽采。

1341(1)高抽巷頂板下沉量96mm、底板下沉量60mm，兩幫移近量20mm左右。相對4.6×3.4m的斷面尺寸而言，圍巖移近率小。

4 工程實踐

1341(1)高抽巷采用綜掘機施工，正常地段時，采用錨網(wǎng)索支護(hù)，一掘一錨，每循環(huán)進(jìn)尺預(yù)計為1.6米，巖性差時每循環(huán)進(jìn)尺0.8m，遇斷層、構(gòu)造等地質(zhì)異常區(qū)，采用架棚施工，一掘兩架，每循環(huán)進(jìn)尺1.2米，采用鋼筋笆片腰幫背頂，高抽巷掘進(jìn)期間最快進(jìn)尺500米/月，掘進(jìn)回采期間圍巖穩(wěn)定，并且實現(xiàn)了1341(1)工作面安全高效回采。

圖5 1341(1)工作面回采不同距離后頂板塑性分布

5 結(jié)語

1）采用FLAC3D數(shù)值模擬分析布置于頂板30m的高抽巷圍巖穩(wěn)定、高效抽采，為工程實踐提供了可靠的預(yù)判；2）分段布置錨網(wǎng)索、架棚等不同支護(hù)方案，為高抽巷快速掘進(jìn)施工提供了重要保障，實現(xiàn)了1341(1)工作面安全高效回采。

[1] 婁金福.頂板瓦斯高抽巷采動變形機理及優(yōu)化布置研究[D].中國礦業(yè)大學(xué),2008.

[2] 周華東,許家林,胡國忠,張超,秦偉,郭洪.綜采工作面初采期局部高抽巷瓦斯治理效果分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2012,05:55-59.

Simulation study of high gas working face with high pumping speed into the lane technology

Zhao Pingping
(Yunnan Huaneng Yunnan energy limited liability company of Yunnan mining company,Qujing,655508)

The pre excavation of high level suction roadway mining, mining gas drainage technology,solve disallowed gas concentration in high gassy working face caused by series of disasters and accidents,is one of the key measures of gas control in Huainan mine successfully.In this paper,Ding set coal mine 1341(1) working face as the engineering background,the roof high pumping Lane layout layer,supporting scheme were FLAC3D numerical simulation analysis,get the bolt mesh cable branch support, rectangular section excavation of 11-2 Coal Seam Roof of normal distance from 30m 1341(1)high level suction roadway,can quickly form an Xiang, good stability of surrounding rock,drainage effect is remarkable and successful engineering practice show that: simulation under similar conditions for high pumping Lane fast lane,efficient pumping production provides a reliable anticipation.

high gas;high pumping lane;FLAC3D numerical simulation;fast lane