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        迎回采留窄煤柱沿空掘巷支護實踐

        2016-10-19 07:42:39徐嚴軍孟海東
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年19期
        關(guān)鍵詞:煤礦變形

        徐嚴軍,孟海東

        (內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭014010)

        迎回采留窄煤柱沿空掘巷支護實踐

        徐嚴軍,孟海東

        (內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭014010)

        沿空掘巷相比傳統(tǒng)的留厚煤柱巷道掘進,因其可以提高煤礦采區(qū)回采率,避開上區(qū)段采空區(qū)側(cè)向支撐壓力而越來越受到工程技術(shù)人員重視。因I010902綜采工作面回采后,老頂跨落,老頂一端由實體煤支撐,一端由采空區(qū)跨落矸石支撐,留窄煤柱沿空掘巷正是在這種老頂大結(jié)構(gòu)的支撐保護下,進行巷道掘進。掘進巷道圍巖應(yīng)力較低,在采取了合理的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護后,巷道能滿足I010903綜采回采時通風(fēng)與行人要求。

        窄煤柱;沿空掘巷;巷道;綜采工作面

        1 沿空掘巷概述

        沿空掘巷相比傳統(tǒng)的留厚煤柱巷道掘進,因其可以提高煤礦采區(qū)回采率,避開上區(qū)段采空區(qū)側(cè)向支撐壓力而越來越受到工程技術(shù)人員重視。近年來隨著我國支護技術(shù)改革,高預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索在巷道支護中的使用,沿空掘巷在我國煤礦采區(qū)回采巷道掘進中已應(yīng)用越來越廣泛。棋盤井煤礦I010903回風(fēng)順槽布置在I010902綜采工作面膠運順槽采空區(qū)側(cè),與膠運順槽間隔5m。I010902工作面回采后,老頂跨落,老頂一端由實體煤支撐,一端由采空區(qū)跨落矸石支撐,留窄煤柱沿空掘巷正是在這種老頂大結(jié)構(gòu)的支撐保護下進行巷道掘進。因老頂大結(jié)構(gòu)的支撐保護作用,掘進巷道圍巖應(yīng)力低,在采取了合理的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護后,巷道能滿足I010903綜采回采時通風(fēng)與行人要求。

        2 生產(chǎn)地質(zhì)條件

        現(xiàn)棋盤井煤礦主要回采9號煤, I010903回風(fēng)順槽巷道沿煤層頂板布置。煤層老頂巖性中、粗粒砂巖,厚1.4-6.12m,中厚層狀,較堅硬。煤層直接頂為泥巖,厚1.36-10.86m,裂隙發(fā)育,含少量完整植物化石,半堅硬。煤層直接底為砂質(zhì)泥巖,1.75-2.31m,有裂隙,巖層破碎。

        3 窄煤柱寬度確定和沿空巷道支護參數(shù)

        根據(jù)Ⅰ010903回風(fēng)順槽的實際生產(chǎn)地質(zhì)條件,綜合采用FLΑC3D數(shù)值模擬和同一礦區(qū)相鄰煤礦工程類比計算方法,最終確定Ⅰ010903回風(fēng)順槽沿空掘巷窄煤柱的寬度為5m。

        Ⅰ010903回風(fēng)順槽沿空巷道分為綜采工作面超前外實體煤掘進段(ΑB段)和留5m窄煤柱沿空掘進(BC段),如圖1所示。實體煤掘進巷道從巷道開掘至報廢需受本巷道掘進影響、Ⅰ010902工作面采動影響、Ⅰ010903工作面采動影響;沿空掘巷段在Ⅰ010902工作面回采推進后掘進,經(jīng)歷本順槽掘巷影響、Ⅰ010902工作面?zhèn)认蛑螇毫τ绊?、?10903工作面采動影響。迎采動面沿空掘巷要經(jīng)歷Ⅰ010902工作面全過程動壓影響,巷道變形劇烈,維護困難。

        根據(jù)I010903回風(fēng)順槽巷道地質(zhì)條件,采用動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計支護參數(shù)。類比本礦其他巷道中的支護參數(shù),提出支護參數(shù)上必須安全可靠,材料選擇上通用、方便,經(jīng)濟上支護合理、降低支護成本。

        4 沿空巷道維護狀況

        沿空巷道ΑB段在迎采期間,Ⅰ010903工作面回風(fēng)順槽先后經(jīng)歷Ⅰ010902工作面超前支承應(yīng)力和側(cè)向支撐應(yīng)力的影響,但巷道頂板仍較完整,變形量控制在允許范圍內(nèi)。巷道變形有如下規(guī)律:

        (1)在上區(qū)段Ⅰ010902工作面不斷回采過程中,Ⅰ010903回風(fēng)順槽頂?shù)装遄冃我缘坠臑橹?,底鼓量?.5米左右,對生產(chǎn)基本沒影響。兩幫移近量中5m窄煤柱鼓幫量大于實體煤側(cè)鼓幫量,兩幫鼓幫量都在可控范圍內(nèi),巷道的頂?shù)装逡平科毡榇笥趦蓭鸵平俊?/p>

        (2)Ⅰ010903回風(fēng)順槽在Ⅰ010902回采工作面后方采空區(qū)時的變形量明顯大于超前影響時的變形量,約占總變形量的70%,說明Ⅰ010902回采工作面后方上覆巖層活動對Ⅰ010903回風(fēng)順槽的影響要大于Ⅰ010902工作面回采引起的超前支撐壓力的影響。

        (3)Ⅰ010903工作面正?;夭蛇^程中,Ⅰ010903回風(fēng)順槽在變化劇烈的超前工作面30m范圍內(nèi),巷道平均高度為2.5m,平均寬度為4.5m,出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象,但5m的窄煤柱仍較穩(wěn)定,未出現(xiàn)大面積片幫以及錨桿失效等現(xiàn)象,適當(dāng)起底后能夠滿足回風(fēng)和行人等服務(wù)要求。

        5 經(jīng)濟效益及應(yīng)用分析

        I010903回風(fēng)順槽沿空掘巷依據(jù)棋盤井煤礦巷道生產(chǎn)地質(zhì)資料,采用理論分析、數(shù)值計算、現(xiàn)場試驗等方法研究了本地區(qū)煤巷圍巖穩(wěn)定性、煤巷圍巖穩(wěn)定機理與控制技術(shù),最終確定窄煤柱的寬度和沿空巷道的支護參數(shù),使保護煤柱寬度由原來的20m煤柱減少至5m,無論是從礦井采區(qū)回采率提高,還是避開壓力峰值,減少井巷維護費用,都產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟、技術(shù)價值。實踐證明,本項沿空掘巷技術(shù)在本地區(qū)煤炭開采中值得推廣使用。

        [1]楊建輝,蔡美峰.不穩(wěn)定條件下煤巷錨、網(wǎng)、索梁支護實踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2001(08).

        [2]高偉.傾斜煤柱穩(wěn)定性的彈塑性分析[J].力學(xué)與實踐,2001,23(02).

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.030

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