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        小煤柱沿空掘巷支護控制實踐的研究

        2018-12-05 09:11:00
        山東煤炭科技 2018年6期
        關(guān)鍵詞:空掘巷鋼帶鋼絞線

        田 雷

        (大同煤礦集團宏泰礦山工程建設有限責任公司,山西 大同 037003)

        大同煤礦集團同忻煤礦年產(chǎn)量1200萬t,采用綜采放頂煤采煤法,主采石炭二疊系3~5#煤層。為提高煤炭資源的回收率,公司委托宏泰礦山工程建設公司對8305工作面5303巷道的小煤柱沿空掘巷支護參數(shù)進行設計優(yōu)化。

        1 概況

        同忻煤礦3~5#煤層厚度7.24~17.98m,平均厚度13.05m;煤層傾角1~2°,平均1.5°;厚度較穩(wěn)定,煤種為1/3焦煤,夾矸7層。3~5#煤頂板直接頂為細砂巖,平均厚度約為4.68m,屬穩(wěn)定巖層。

        5305巷正巷斷面優(yōu)先選用矩形,在滿足通風、運輸、行人、管線架設、設備安裝等要求的前提下,距上一工作面采空區(qū)5m留設煤柱,掘進寬度為5500mm,高度為3800mm,掘進斷面20.9m2。

        2 巷道布置

        5305巷位于三盤區(qū)3~5#煤層;標高:831.5~844.5m;工程量:從2307回風繞道西幫起;坡度:沿煤層底板掘進;中腰線:嚴格按照地測部門下發(fā)的井下工程測量給線通知單施工;開口位置:5305巷掘進從 2307巷 139.4m 處南幫;方位角:234°15′17″。巷道斷面設計見表1。

        表1 斷面尺寸及工程量匯總表

        巷道開口:5305進料系統(tǒng)巷及5305巷正巷開口使用人工支設5m,開口處使用三組組合錨索,待支護完好后再進行人工支設。巷道施工順序:5305進料系統(tǒng)巷→5305巷。

        3 小煤柱沿空掘巷巷道支護設計方案

        按《同煤國電同忻煤礦有限公司西5205巷沿空掘巷研究報告》(即5305巷沿空掘巷實施方案)中的要求執(zhí)行支護方式,5305巷采用“錨索、錨桿、W鋼帶、JW鋼帶、金屬網(wǎng)、噴砼”聯(lián)合支護。頂錨桿選用Ф22-M24-2500mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿;頂錨索選用Ф21.8-1×19-8300mm、Ф21.8-1×19-6300mm鋼絞線吊掛JW鋼帶;8#菱形金屬網(wǎng),網(wǎng)格50×50mm,Ф6圓鋼鋼筋網(wǎng)金屬網(wǎng),網(wǎng)格50×50mm。所有支護材料均符合設計要求且有檢驗報告和合格證。根據(jù)臨近巷道支護經(jīng)驗,穩(wěn)定的砂巖層適合采用錨網(wǎng)支護,因此5305巷采用“錨索、錨桿、W鋼帶、JW鋼帶、金屬網(wǎng)、噴砼”聯(lián)合支護。

        3.1 錨桿布置

        頂錨桿采用Ф22-M24-2500mm左旋無縱筋螺紋錨桿支護,每排6根錨桿,以巷道中心線對稱布置,采用BHW5000×280×3.75-900-6鋼帶,配合150×150×10mm可調(diào)心鋼托板,眼距為0.9m,錨桿排距0.9m。

        采煤幫:幫錨桿采用Ф22-M24-3000mm左旋無縱筋螺紋錨桿支護,第一排、第四排錨全部為錨桿,第二排與第三排與錨索間隔布置。幫支護間排距為900×900mm。

        煤柱幫:幫錨桿采用Ф22-M24-3000mm左旋無縱筋螺紋錨桿支護,第四排錨全部為錨桿,第二排與第三排與錨索間隔布置。幫支護間排距為900×900mm。

        3.2 錨索布置

        頂錨索:采用Ф21.8-1×19-8300mm,Ф21.8-1×19-6300mm預應力鋼絞線配合JW鋼帶5000×330×6、200×200×12mm高強度錨索專用托盤聯(lián)合布置,每排6根錨索,沿巷道中心布置,間排距:900×2700mm。Ф21.8-1×19-8300mm,Ф21.8-1×19-6300mm預應力鋼絞線間隔布置。組合錨索采用21.8鋼絞線,中間長10300mm,兩角分別是2根8300mm鋼絞線、2根6300mm鋼絞線,對角布置,間排距為2700×2400mm。

        幫錨索:煤柱側(cè):采用Ф17.8-1×7-4300mm預應力鋼絞線配合300×300×10mm高強度拱形托板聯(lián)合布置,在第一排全部以及第二排、第三排幫支護與螺紋鋼錨桿間隔布置。間排距為900×900mm。另距底板3100mm處施工一排幫錨索,采用Ф21.8-1×19-5300mm預應力鋼絞線配合JW鋼帶2300×330×6,200×200×12mm高強度錨索專用托盤聯(lián)合布置,間距為900mm。

        采煤側(cè):采用Ф21.8-1×19-5300mm預應力鋼絞線配合300×300×14mm高強度拱形托板聯(lián)合布置,在第二排、第三排幫支護與螺紋鋼錨桿間隔布置,間排距為900×900mm。另距底板3100mm處施工一排幫錨索,采用Ф21.8-1×19-5300mm預應力鋼絞線配合JW鋼帶2300×330×6,200×200×12mm高強度錨索專用托盤聯(lián)合布置,間距為900mm。

        角錨索:采用Ф21.8-1×19-5300mm預應力鋼絞線吊掛600mm短節(jié)工字鋼配合300×300×14高強度拱形托板布置。每1800mm施工一對。

        煤柱幫全部及頂板距煤柱幫1500mm范圍內(nèi)噴漿厚度為100mm,巷道底板鋪底厚250mm。

        4 實踐應用效果分析

        在5303巷道掘進期間。巷道掘進1~4d內(nèi)圍巖運動劇烈,5~7d后,巷道圍巖運動速率逐漸減小并趨于穩(wěn)定。通過掘進期間圍巖變形圖(如圖1)可以看到:巷道兩幫最大變形速率為34mm/d,兩幫最大移近量達到167mm,其中實體煤幫移近量為52mm,占巷道兩幫最大移近量的31.2%;沿空煤幫移近量為115mm,占巷道兩幫最大移近量的相對移近量的68.8%。頂板最大變形速率為9mm/d。巷道頂?shù)鬃畲笠平窟_到35mm,其中頂板下沉量為12mm,底臌量為23mm。巷道頂板整體離層量最大為4mm,變化不明顯,無異常變形出現(xiàn)。

        圖1 掘進期間圍巖變形圖

        回采期間,工作面支承壓力超前影響范圍距工作面煤壁約為45m,其中24m以內(nèi)為支承壓力影響增高區(qū)。在支承壓力影響增高區(qū)內(nèi),兩幫變形量較為嚴重,沿空煤幫最大移近量達到185mm,占巷道兩幫最大移近量的相對移近量的63.7%。巷道頂?shù)鬃畲笠平窟_到35mm。其中頂板下沉量為65mm,底臌量為185mm。

        礦壓觀測數(shù)據(jù)表明,5303巷道小煤柱沿空掘巷優(yōu)化支護參數(shù),可以有效地控制巷道變形,滿足巷道掘進工作的需要。

        5 總結(jié)

        本文以大同煤礦集團同忻煤礦8305工作面5303巷道為研究對象,對其進行小煤柱沿空掘巷支護進行了實踐研究。5303巷道優(yōu)化支護參數(shù)采用錨桿、錨索配合鋼筋梯子梁和金屬網(wǎng)進行支護,使巷道斷面支護形成整體,加強了沿空掘巷的穩(wěn)定性,確保了工作面的安全生產(chǎn),取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。可以對其他同類型煤礦的小煤柱沿空掘巷提供相應的參考。

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