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        近距離煤層采空區(qū)下巷道掘進(jìn)的支護(hù)方法研究

        2018-12-05 09:10:58崔子健
        山東煤炭科技 2018年6期
        關(guān)鍵詞:鋼帶工字鋼煤柱

        崔子健

        (山西省大同市同煤集團(tuán)云崗礦,山西 大同 037017)

        云岡礦是一個(gè)開(kāi)采多年的礦井,現(xiàn)在的可采區(qū)域大部分在已采區(qū)域下,采空區(qū)下煤柱應(yīng)力集中和巷道頂板穩(wěn)定性差是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。12-2#層410盤區(qū)21003巷就是在采空區(qū)下近距離煤層下施工的機(jī)軌合一巷道,此巷道要穿過(guò)上覆層采空區(qū)。

        1 概況

        12-2#層21003巷為410盤區(qū)12-2#層81003綜采工作面機(jī)軌合一巷,布置在12-2#煤層中,工作面標(biāo)高996~1016m,沿12-2#層煤層頂板掘進(jìn);設(shè)計(jì)長(zhǎng)度557.34m,巷道在掘進(jìn)至360~548m之間時(shí)上覆層為采空區(qū),方位角175°10′。工作面北部為 12-2#層 410-4皮、12-2#層 410-4軌、12-2#層510-4回三條盤區(qū)巷道,東面、南面都未開(kāi)采,西面為81005工作面,巷道的周圍情況都已經(jīng)探明。12-2#煤層厚為3.10~4.50m,平均煤厚3.8m,煤層中含有兩層夾石,夾石厚度為0.1~0.2m之間,平均0.15m,平均傾角4°。

        該工作面南部的上覆層12#層為該礦81037(2015年采完)工作面局部采空區(qū)及51037巷道;上覆8#層為該礦8805(2013年采完)、8807(2015年采完)局部采空區(qū);上覆3#層為實(shí)體煤;上覆2#層為實(shí)體煤;本區(qū)域12-2#層與上覆2#層層間距平距152m,與上覆3#層層間距平均124m,與上覆8#層層間距平均66m,與上覆12#層層間距在3.0~10.0m之間,平均5.5m。

        2 施工面臨的支護(hù)問(wèn)題

        2.1 巷道位置的確定

        下層回采巷道布置時(shí),應(yīng)盡量采取內(nèi)錯(cuò)布置,布置在采空區(qū)下,以減小上覆層煤柱集中應(yīng)力的影響[1]。根據(jù)巷道掘進(jìn)的情況,巷道距離采空區(qū)煤柱距離的多少,所受的壓力大小也有所不同。上覆層煤柱對(duì)巷道的頂板應(yīng)力分布影響很大,在煤柱的正下方,應(yīng)力集中程度最高,而當(dāng)距離煤柱邊緣越來(lái)越遠(yuǎn)時(shí)應(yīng)力會(huì)相應(yīng)的減小直至為零[2],所以應(yīng)根據(jù)煤柱的位置和巷道的地質(zhì)條件來(lái)合理的布置巷道位置。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),在距離煤柱10m的距離時(shí)為布置巷道的合理位置[3]。

        2.2 巷道支護(hù)方案的確定

        巷道在掘進(jìn)的過(guò)程中所遇見(jiàn)的地質(zhì)條件比較復(fù)雜,巷道在360~548m時(shí)為上覆12#層的工作面采空區(qū)。應(yīng)確立不同的支護(hù)方案,達(dá)到有效的支護(hù)質(zhì)量,確保人員的安全。

        (1)在巷道未進(jìn)入采空區(qū)時(shí),頂板壓力較小,巷道頂板較為完整,巷道采用錨桿、錨索和錨索梁[4]聯(lián)合支護(hù);

        (2)在巷道掘進(jìn)至距離上覆煤柱10m至巷道出采空區(qū)煤柱10m期間,巷道頂板出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,常規(guī)設(shè)計(jì)的巷道支護(hù)不能滿足巷道頂板所受的壓力,應(yīng)加強(qiáng)巷道支護(hù),采用錨桿、錨索、錨索梁和架棚聯(lián)合支護(hù);

        (3)在巷道進(jìn)入采空區(qū)層間距較薄處,普通的錨索和錨索梁聯(lián)合支護(hù)方法無(wú)法應(yīng)用,為達(dá)到主動(dòng)支護(hù)的目的,充分發(fā)揮圍巖的自承能力,采用錨桿和架棚支護(hù)工藝來(lái)控制頂板。

        3 支護(hù)設(shè)計(jì)

        (1)巷道0~350m上覆為12#層未采區(qū)域,層間距7m,巷道支護(hù)采用無(wú)縱肋螺紋鋼錨桿和錨索聯(lián)合支護(hù)方式支護(hù)頂板,打設(shè)五眼鋼帶,鋼帶長(zhǎng)度為4100mm,即每排支5根錨桿,排距1000mm,間距900mm,沿巷道中心線對(duì)稱布置;錨索每排3根,排距3000mm,錨索沿巷道中心布置,錨索采用長(zhǎng)度為6000mm的強(qiáng)力鋼絞線,兩側(cè)錨索按斜拉錨索施工,斜拉錨索角度不小于65°,錨索打設(shè)三眼鋼梁,鋼梁采用礦用11#工字鋼,長(zhǎng)度3900mm,眼距1500mm。

        (2)巷道350~360m和548~557m,巷道層間距4.5m,上覆層煤厚為2.5m。根據(jù)上覆煤柱應(yīng)力分布情況對(duì)巷道的影響,使用無(wú)縱肋螺紋鋼錨桿和錨索梁、工字鋼雙梁、雙腿鋼棚、壓金屬片網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式支護(hù)頂板。需加長(zhǎng)錨索長(zhǎng)度,保證其錨固段在上覆層頂板的堅(jiān)硬巖石中。打設(shè)五眼鋼帶,鋼帶長(zhǎng)度為4100mm,即每排支5根錨桿,排距1000mm,間距900mm,沿巷道中心線布置,錨索梁3900mm,排距2000mm,間距1600mm,錨索8500mm。工字鋼雙梁、雙腿鋼棚整體呈梯形布置,棚距0.5m。

        (3)巷道在360~370m和538~548m時(shí),巷道進(jìn)入采空區(qū),此區(qū)域間距5m,支護(hù)采用無(wú)縱肋螺紋鋼錨桿和工字鋼雙梁、雙腿鋼棚、壓金屬片網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式支護(hù)頂板。打設(shè)四眼鋼帶,鋼帶長(zhǎng)度為3200mm,即每排支4根錨桿,排距1000mm,間距900mm,沿巷道中心線布置。工字鋼雙梁、雙腿鋼棚整體呈梯形布置,棚距0.5m。

        (4)巷道在370~538m時(shí),巷道進(jìn)入采空區(qū)內(nèi),層間距在2~5m之間,由于上覆采空區(qū)煤柱對(duì)巷道頂板的壓力減小,使用無(wú)縱肋螺紋鋼錨桿和工字鋼雙梁、雙腿鋼棚、壓金屬片網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式支護(hù)頂板。現(xiàn)支護(hù)方式為打設(shè)四眼鋼帶,鋼帶長(zhǎng)度為3200mm,即每排支4根錨桿,排距1000mm,間距900mm,沿巷道中心線布置。工字鋼雙梁、雙腿鋼棚整體呈梯形布置,棚距1m(如圖1)。

        圖1 架棚支護(hù)示意圖(單位:mm)

        (5)幫部支護(hù):沿巷道向下350mm施工三排錨桿,錨桿上下間距900mm,排距1500mm,呈五花布置,巷道東幫為菱形金屬網(wǎng),規(guī)格3700×2000mm;巷道西幫為雙向拉伸網(wǎng),規(guī)格10000×2000mm。架棚處鋼棚、頂幫之間的空隙需用木板、水泥背板、道木、金屬片網(wǎng)等剎緊背牢嚴(yán)禁掉渣漏矸。

        4 結(jié)論

        根據(jù)頂板厚度變化,采取合理的支護(hù),保證了近距離煤層采空區(qū)下巷道穩(wěn)定。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,在近距離煤層采空區(qū)下巷道的支護(hù)中錨桿支護(hù)和架棚支護(hù)能有效地控制頂板,掘進(jìn)期間巷道頂板的最大下沉位移為40mm。

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