軟巖煤層頂?shù)装逯卫矸椒ǖ难芯?/h1>
2018-12-28 20:41:40張俊
科學(xué)與財(cái)富 2018年30期 關(guān)鍵詞：具體措施
張俊
摘 要：軟巖其松散的結(jié)構(gòu)，極易造成巷道變形影響采掘活動(dòng)，甚至導(dǎo)致頂板事故的發(fā)生，為了保障開(kāi)采的有效進(jìn)行，對(duì)其巷道頂?shù)装逯卫矸椒ㄟM(jìn)行分析與研究。
關(guān)鍵詞：軟巖；巷道治理；具體措施
一、前言
軟巖煤層主要表現(xiàn)為：煤層和底板軟，礦壓顯現(xiàn)明顯，底鼓幫鼓現(xiàn)象十分嚴(yán)重，巷修工作量大，治理難度大，嚴(yán)重影響了礦井安全高效生產(chǎn)，采取合理的支護(hù)方法和頂?shù)装逯卫泶胧?，可有效控制巷道圍巖變形，減少巷修工程量，對(duì)提高礦井安全高效生產(chǎn)和減少巷道維護(hù)費(fèi)用具有關(guān)鍵作用。
二、目前現(xiàn)狀
工作面參數(shù)對(duì)開(kāi)采的影響主要表現(xiàn)在回采時(shí)間長(zhǎng)短、推進(jìn)速度快慢與巷道變形量大小的關(guān)系上。工作面走向、面長(zhǎng)越長(zhǎng)，回采時(shí)間就越長(zhǎng)，倒安裝工作量就越小，對(duì)生產(chǎn)銜接、產(chǎn)能提高和設(shè)備越有利。但隨著走向和面長(zhǎng)的加長(zhǎng)，巷道服務(wù)時(shí)間延長(zhǎng)，推進(jìn)速度相對(duì)變慢，巷道變形量將增加?，F(xiàn)在的巷道支護(hù)方式，一次支護(hù)后不能有效控制底鼓和幫鼓，在服務(wù)期內(nèi)必須對(duì)巷道進(jìn)行多次治理，主要是刷幫和臥底，才能保證巷道斷面滿足安全生產(chǎn)需要。
對(duì)巷道的治理分掘進(jìn)和回采兩個(gè)階段，在掘進(jìn)階段隨著巷道向前掘進(jìn)，后路一般需要臥底2-3次，工作面掘交后，再全面清臥一次。工作面回采階段，一般初次放頂前不需治理。推采40～50米以后，受移動(dòng)支承壓力的影響，巷道底鼓、幫鼓變形量加大，每天都需要安排人員對(duì)超前段巷道進(jìn)行治理。皮帶巷清臥一般分兩段進(jìn)行，一段在皮帶承載部前方先臥一遍，另一段在轉(zhuǎn)載橋身前方再臥一遍。軌道巷采取機(jī)軌合一布置，一般安設(shè)一部800mm皮帶，皮帶后方跟40T溜子，對(duì)超前段巷道進(jìn)行清臥。
三、頂?shù)装逯卫淼闹饕胧?/p>
（一）工作面布置及開(kāi)采順序
工作面布置時(shí)，除考慮煤層賦存、各類地質(zhì)構(gòu)造、各類煤柱等影響外，必須對(duì)上部煤層開(kāi)采情況進(jìn)行分析，軟巖煤層巷道位置要選擇在應(yīng)力降低區(qū)或原巖應(yīng)力區(qū)內(nèi)，避開(kāi)上部煤層開(kāi)采形成的應(yīng)力增高區(qū)，這樣有利于減小巷道變形量。
采區(qū)內(nèi)工作面開(kāi)采順序盡量安排順序開(kāi)采，相鄰工作面要在一個(gè)工作面回采結(jié)束一段時(shí)間后再進(jìn)入掘進(jìn)，間隔時(shí)間最好6個(gè)月以上。要避免形成孤島工作面。
（二）工作面參數(shù)確定
工作面參數(shù)主要包括走向長(zhǎng)和面長(zhǎng)。
目前設(shè)計(jì)時(shí)，工作面走向長(zhǎng)主要取決于采區(qū)尺寸、斷層影響等，沒(méi)有特殊要求。工作面長(zhǎng)度一般采取100～120m。
（三）區(qū)段煤柱留設(shè)
煤柱尺寸主要根據(jù)礦山壓力、資源回收率等確定。煤柱尺寸太大，資源回收率低，造成資源浪費(fèi)。煤柱尺寸太小，受動(dòng)壓等影響，煤柱破碎后易與相鄰采空區(qū)連通形成漏風(fēng)，發(fā)生煤層自然發(fā)火等情況，影響安全生產(chǎn)。相鄰工作面間區(qū)段煤柱一般留設(shè)10-25m左右為宜，要避開(kāi)頂板壓力峰值區(qū)域。
（四）巷道斷面及支護(hù)
采準(zhǔn)巷道采用矩形斷面，沿煤層頂板掘進(jìn)。工作面進(jìn)、回風(fēng)巷和采區(qū)集中巷寬4.6m，高3～3.3m，切眼寬7.5m，高3.3m。
軟巖頂板一般為粘土巖、細(xì)砂巖；直接底一般為鮞狀粘土巖；老底為灰?guī)r。巷道基本支護(hù)形式為錨網(wǎng)，切眼和采區(qū)集中巷加打鋼帶和錨索。特殊情況下，如頂板破碎、有淋水、過(guò)斷層、過(guò)老空區(qū)、高應(yīng)力區(qū)、交岔點(diǎn)、大斷面等，必須根據(jù)實(shí)際情況制定加強(qiáng)支護(hù)措施。
1.頂錨桿
頂錨桿采用直徑20mm長(zhǎng)2m的等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，配套等強(qiáng)蝶形鐵托盤。
2.幫錨桿
工作面進(jìn)、回風(fēng)巷及切眼幫錨桿采用直徑16mm長(zhǎng)2m等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，采區(qū)集中巷幫錨桿同頂錨桿。
3.錨桿間排距
采區(qū)集中巷頂、幫錨桿間排距采用800*800mm，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷及切眼頂、幫錨桿間排距采用900*900mm。
4.錨固方式
采用樹脂藥卷錨固，樹脂藥卷直徑為28mm，長(zhǎng)度500mm。每根錨桿用2支樹脂藥卷錨固，一支CK2850樹脂藥卷和一支K2850樹脂藥卷，設(shè)計(jì)錨固力≥70KN，錨桿螺母扭矩≥120N？m。
5.金屬網(wǎng)
采用12#鐵絲編制的菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格7500㎜×1060㎜。
6.錨索、鋼帶
采區(qū)集中巷由于服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，切眼由于斷面大，在錨網(wǎng)支護(hù)的基礎(chǔ)上加打錨索和鋼帶。
錨索采用7股Φ5mm高強(qiáng)度鋼絞線，直徑15.24mm，長(zhǎng)7m，強(qiáng)度1860MPa，最低破斷荷載260.7KN，設(shè)計(jì)錨固力≥200KN，配套鎖具和托盤，錨索鉆孔直徑28mm。每根錨索使用5支S2335樹脂藥卷錨固，2支超快，3支快速。
采區(qū)集中巷巷道斷面每排布置2根錨索，間距2米；錨索排距1.6米。切眼巷道斷面每排布置2～3根錨索，錨索排距1.8米，切眼擴(kuò)機(jī)窩段每排增加1根錨索。
鋼帶采用U型鋼帶或W型鋼帶，隔一排錨桿打設(shè)一條鋼帶。
（五）重點(diǎn)巷道掘進(jìn)方面
1、從設(shè)計(jì)上增大巷道斷面，預(yù)留變形量。巷道可采用寬5m，高3.5m的規(guī)格。
2、掘進(jìn)期間要加強(qiáng)頂幫一體化支護(hù)理念，幫可用大托盤錨桿支護(hù)，增加托盤與護(hù)幫的支護(hù)面積，也可加鋼筋網(wǎng)支護(hù)以增強(qiáng)兩幫支護(hù)強(qiáng)度。
3、巷道頂板兩角加打加強(qiáng)錨索。
（六）回采超前壓力問(wèn)題的解決方案
1、在工作面推采期間可超前采面50米，在巷道兩幫做防護(hù)墻（規(guī)格4.5×1.5×2.6m，做好后用麻袋裝土碼放充填，起到巷道泄壓的作用）。
2、工作面推采可以對(duì)工作面調(diào)斜，調(diào)成機(jī)頭機(jī)尾相差10-15m左右。
3、孤島煤柱開(kāi)采兩巷受采空區(qū)采動(dòng)影響的采煤工作面，可超前在巷幫打深孔眼進(jìn)行爆破，釋放應(yīng)力，眼間距10m，深10m裝5個(gè)藥卷。
（七）巷道清臥機(jī)的應(yīng)用
在回采、掘進(jìn)巷道使用巷道清臥機(jī)代替人工清臥，清臥機(jī)型號(hào)MWD1.6/0.03L。該清臥機(jī)具有體積小、輕便、靈活的特點(diǎn)，比較適合井下條件。清臥效率上，一臺(tái)清臥機(jī)每班可清臥巷道6米左右，節(jié)省人工5-6人。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，軟巖煤層頂?shù)装宓闹卫硇枰喙荦R下的支護(hù)手段才能起到良好的作用，要根據(jù)煤礦不同的地質(zhì)情況具體分析，從而選擇合適的支護(hù)方法。
參考文獻(xiàn)：
[1]董方庭，宋宏偉，等.巷道圍巖松動(dòng)圈理論[J].煤炭學(xué)報(bào)，2016，1（19）：21-23.
[2]陳慶敏、金太，等：錨桿支護(hù)的剛性粱理論及應(yīng)用[J].礦山壓力及頂板管理，2016（12）：5.
[3]張濤.煤巷錨桿支護(hù)模型實(shí)驗(yàn)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016（10）：43-45.
[4]馮宏偉.錨桿的發(fā)展方向—全螺紋等強(qiáng)錨桿[J].錨桿支護(hù)，2016（1）：45-46.
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一、前言
軟巖煤層主要表現(xiàn)為：煤層和底板軟，礦壓顯現(xiàn)明顯，底鼓幫鼓現(xiàn)象十分嚴(yán)重，巷修工作量大，治理難度大，嚴(yán)重影響了礦井安全高效生產(chǎn)，采取合理的支護(hù)方法和頂?shù)装逯卫泶胧?，可有效控制巷道圍巖變形，減少巷修工程量，對(duì)提高礦井安全高效生產(chǎn)和減少巷道維護(hù)費(fèi)用具有關(guān)鍵作用。
二、目前現(xiàn)狀
工作面參數(shù)對(duì)開(kāi)采的影響主要表現(xiàn)在回采時(shí)間長(zhǎng)短、推進(jìn)速度快慢與巷道變形量大小的關(guān)系上。工作面走向、面長(zhǎng)越長(zhǎng)，回采時(shí)間就越長(zhǎng)，倒安裝工作量就越小，對(duì)生產(chǎn)銜接、產(chǎn)能提高和設(shè)備越有利。但隨著走向和面長(zhǎng)的加長(zhǎng)，巷道服務(wù)時(shí)間延長(zhǎng)，推進(jìn)速度相對(duì)變慢，巷道變形量將增加?，F(xiàn)在的巷道支護(hù)方式，一次支護(hù)后不能有效控制底鼓和幫鼓，在服務(wù)期內(nèi)必須對(duì)巷道進(jìn)行多次治理，主要是刷幫和臥底，才能保證巷道斷面滿足安全生產(chǎn)需要。
對(duì)巷道的治理分掘進(jìn)和回采兩個(gè)階段，在掘進(jìn)階段隨著巷道向前掘進(jìn)，后路一般需要臥底2-3次，工作面掘交后，再全面清臥一次。工作面回采階段，一般初次放頂前不需治理。推采40～50米以后，受移動(dòng)支承壓力的影響，巷道底鼓、幫鼓變形量加大，每天都需要安排人員對(duì)超前段巷道進(jìn)行治理。皮帶巷清臥一般分兩段進(jìn)行，一段在皮帶承載部前方先臥一遍，另一段在轉(zhuǎn)載橋身前方再臥一遍。軌道巷采取機(jī)軌合一布置，一般安設(shè)一部800mm皮帶，皮帶后方跟40T溜子，對(duì)超前段巷道進(jìn)行清臥。
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（一）工作面布置及開(kāi)采順序
工作面布置時(shí)，除考慮煤層賦存、各類地質(zhì)構(gòu)造、各類煤柱等影響外，必須對(duì)上部煤層開(kāi)采情況進(jìn)行分析，軟巖煤層巷道位置要選擇在應(yīng)力降低區(qū)或原巖應(yīng)力區(qū)內(nèi)，避開(kāi)上部煤層開(kāi)采形成的應(yīng)力增高區(qū)，這樣有利于減小巷道變形量。
采區(qū)內(nèi)工作面開(kāi)采順序盡量安排順序開(kāi)采，相鄰工作面要在一個(gè)工作面回采結(jié)束一段時(shí)間后再進(jìn)入掘進(jìn)，間隔時(shí)間最好6個(gè)月以上。要避免形成孤島工作面。
（二）工作面參數(shù)確定
工作面參數(shù)主要包括走向長(zhǎng)和面長(zhǎng)。
目前設(shè)計(jì)時(shí)，工作面走向長(zhǎng)主要取決于采區(qū)尺寸、斷層影響等，沒(méi)有特殊要求。工作面長(zhǎng)度一般采取100～120m。
（三）區(qū)段煤柱留設(shè)
煤柱尺寸主要根據(jù)礦山壓力、資源回收率等確定。煤柱尺寸太大，資源回收率低，造成資源浪費(fèi)。煤柱尺寸太小，受動(dòng)壓等影響，煤柱破碎后易與相鄰采空區(qū)連通形成漏風(fēng)，發(fā)生煤層自然發(fā)火等情況，影響安全生產(chǎn)。相鄰工作面間區(qū)段煤柱一般留設(shè)10-25m左右為宜，要避開(kāi)頂板壓力峰值區(qū)域。
（四）巷道斷面及支護(hù)
采準(zhǔn)巷道采用矩形斷面，沿煤層頂板掘進(jìn)。工作面進(jìn)、回風(fēng)巷和采區(qū)集中巷寬4.6m，高3～3.3m，切眼寬7.5m，高3.3m。
軟巖頂板一般為粘土巖、細(xì)砂巖；直接底一般為鮞狀粘土巖；老底為灰?guī)r。巷道基本支護(hù)形式為錨網(wǎng)，切眼和采區(qū)集中巷加打鋼帶和錨索。特殊情況下，如頂板破碎、有淋水、過(guò)斷層、過(guò)老空區(qū)、高應(yīng)力區(qū)、交岔點(diǎn)、大斷面等，必須根據(jù)實(shí)際情況制定加強(qiáng)支護(hù)措施。
1.頂錨桿
頂錨桿采用直徑20mm長(zhǎng)2m的等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，配套等強(qiáng)蝶形鐵托盤。
2.幫錨桿
工作面進(jìn)、回風(fēng)巷及切眼幫錨桿采用直徑16mm長(zhǎng)2m等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，采區(qū)集中巷幫錨桿同頂錨桿。
3.錨桿間排距
采區(qū)集中巷頂、幫錨桿間排距采用800*800mm，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷及切眼頂、幫錨桿間排距采用900*900mm。
4.錨固方式
采用樹脂藥卷錨固，樹脂藥卷直徑為28mm，長(zhǎng)度500mm。每根錨桿用2支樹脂藥卷錨固，一支CK2850樹脂藥卷和一支K2850樹脂藥卷，設(shè)計(jì)錨固力≥70KN，錨桿螺母扭矩≥120N？m。
5.金屬網(wǎng)
采用12#鐵絲編制的菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格7500㎜×1060㎜。
6.錨索、鋼帶
采區(qū)集中巷由于服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，切眼由于斷面大，在錨網(wǎng)支護(hù)的基礎(chǔ)上加打錨索和鋼帶。
錨索采用7股Φ5mm高強(qiáng)度鋼絞線，直徑15.24mm，長(zhǎng)7m，強(qiáng)度1860MPa，最低破斷荷載260.7KN，設(shè)計(jì)錨固力≥200KN，配套鎖具和托盤，錨索鉆孔直徑28mm。每根錨索使用5支S2335樹脂藥卷錨固，2支超快，3支快速。
采區(qū)集中巷巷道斷面每排布置2根錨索，間距2米；錨索排距1.6米。切眼巷道斷面每排布置2～3根錨索，錨索排距1.8米，切眼擴(kuò)機(jī)窩段每排增加1根錨索。
鋼帶采用U型鋼帶或W型鋼帶，隔一排錨桿打設(shè)一條鋼帶。
（五）重點(diǎn)巷道掘進(jìn)方面
1、從設(shè)計(jì)上增大巷道斷面，預(yù)留變形量。巷道可采用寬5m，高3.5m的規(guī)格。
2、掘進(jìn)期間要加強(qiáng)頂幫一體化支護(hù)理念，幫可用大托盤錨桿支護(hù)，增加托盤與護(hù)幫的支護(hù)面積，也可加鋼筋網(wǎng)支護(hù)以增強(qiáng)兩幫支護(hù)強(qiáng)度。
3、巷道頂板兩角加打加強(qiáng)錨索。
（六）回采超前壓力問(wèn)題的解決方案
1、在工作面推采期間可超前采面50米，在巷道兩幫做防護(hù)墻（規(guī)格4.5×1.5×2.6m，做好后用麻袋裝土碼放充填，起到巷道泄壓的作用）。
2、工作面推采可以對(duì)工作面調(diào)斜，調(diào)成機(jī)頭機(jī)尾相差10-15m左右。
3、孤島煤柱開(kāi)采兩巷受采空區(qū)采動(dòng)影響的采煤工作面，可超前在巷幫打深孔眼進(jìn)行爆破，釋放應(yīng)力，眼間距10m，深10m裝5個(gè)藥卷。
（七）巷道清臥機(jī)的應(yīng)用
在回采、掘進(jìn)巷道使用巷道清臥機(jī)代替人工清臥，清臥機(jī)型號(hào)MWD1.6/0.03L。該清臥機(jī)具有體積小、輕便、靈活的特點(diǎn)，比較適合井下條件。清臥效率上，一臺(tái)清臥機(jī)每班可清臥巷道6米左右，節(jié)省人工5-6人。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，軟巖煤層頂?shù)装宓闹卫硇枰喙荦R下的支護(hù)手段才能起到良好的作用，要根據(jù)煤礦不同的地質(zhì)情況具體分析，從而選擇合適的支護(hù)方法。
參考文獻(xiàn)：
[1]董方庭，宋宏偉，等.巷道圍巖松動(dòng)圈理論[J].煤炭學(xué)報(bào)，2016，1（19）：21-23.
[2]陳慶敏、金太，等：錨桿支護(hù)的剛性粱理論及應(yīng)用[J].礦山壓力及頂板管理，2016（12）：5.
[3]張濤.煤巷錨桿支護(hù)模型實(shí)驗(yàn)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016（10）：43-45.
[4]馮宏偉.錨桿的發(fā)展方向—全螺紋等強(qiáng)錨桿[J].錨桿支護(hù)，2016（1）：45-46.
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