崔計平
(山西煤炭進出口集團鹿臺山煤業(yè)有限公司,山西 晉城 048200)
鹿臺山煤業(yè)有限公司位于沁水縣南西張村鄉(xiāng)境內(nèi)。礦井井田面積為4.7 km2,開采深度標高從+940~+610 m。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為60 萬t/年,為高瓦斯礦井。井田內(nèi)可采煤層為山西組的2 號煤層和15 號煤層,其中2 號煤層共劃分為兩個采區(qū),目前一采區(qū)已經(jīng)回采完畢,二采區(qū)均位于回風大巷北翼,共有8 個工作面,其中2201—2203 工作面已回采完畢,2205 工作面正在回采,2206 工作面正在準備,其他2207—2209 工作面尚未準備。從2202 工作面開始采用切頂卸壓沿空留巷技術(shù),將2202 軌道巷保留下來作為2203 工作面的運輸巷,目前2203 工作面已回采完成,沿空留巷技術(shù)應(yīng)用效果顯著。
切頂卸壓沿空留巷技術(shù),是指沿回采工作面前方預(yù)留巷道采空區(qū)側(cè)布置爆破切頂鉆孔,對工作面頂板進行超前預(yù)裂爆破,使頂板沿預(yù)定方向產(chǎn)生切縫,切除巷道頂板同采空區(qū)側(cè)頂板的聯(lián)系。隨著工作面的不斷推進,采空區(qū)頂板周期性來壓,巷道采空區(qū)側(cè)頂板沿切縫垮落形成留巷巷幫,進而實現(xiàn)切頂卸壓沿空留巷。
工作面推進過程中,根據(jù)巷道所受采動影響程度、巷道內(nèi)工程施工情況和巷道所處應(yīng)力及穩(wěn)定狀態(tài),結(jié)合以往現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù),將巷道分為五個區(qū)域,即超前切頂區(qū)、超前支護區(qū)、端頭支護區(qū)、滯后臨時支護區(qū)、成巷穩(wěn)定區(qū)。巷道支護主要在超前支護區(qū)、端頭支護區(qū)、滯后臨時支護區(qū),三個區(qū)域中進行。
頂板超前預(yù)切縫破后,頂板受爆破應(yīng)力波的擾動,原有支護可能會松動甚至失效,出現(xiàn)頂板離層、下沉等,為了防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn),需要對原有支護進行檢驗加固,并進行補強支護。根據(jù)以往補強支護工程經(jīng)驗,結(jié)合2205 順槽頂板巖層分布情況,設(shè)計采用錨索補強支護方案。
構(gòu)造段,錨索采用3-3-3 布置,頂板補強支護錨索規(guī)格Φ21.8 mm×13 300 mm,每排布置3 根錨索,沿豎直方向布置,間排距1 000 mm×1 000 mm,靠近回采幫的錨索距回采幫800 mm,距煤柱幫4 000 mm;采用4 支樹脂藥卷錨固,上部為2 支K2335型樹脂藥卷,下部為2 支Z2360型樹脂藥卷,如圖1 所示。
圖1 構(gòu)造段頂板補強支護示意圖(單位:mm)
正常段,錨索采用2-2-2 布置,頂板補強支護錨索規(guī)格Φ21.8 mm×13 300 mm,每排布置2 根錨索,沿豎直方向布置,間排距1 000 mm×1 000 mm,靠近回采幫的錨索距回采幫800 mm,距煤柱幫4 000 mm;采用4 支樹脂藥卷錨固,上部為2 支K2335型樹脂藥卷,下部為2 支Z2360型樹脂藥卷,如下頁圖2 所示。
圖2 正常段頂板補強支護示意圖(單位:mm)
工作面后方范圍內(nèi)巷道受動壓影響明顯,壓力較大,容易出現(xiàn)頂板下沉、兩幫變形增大等情況。滯后臨時支護采用“π型梁+單體液壓支柱”組成π型梁棚的滯后臨時支護方案。滯后臨時支護頂梁選用4 mπ型梁,沿巷道方向布置,總共布置4 排,靠近采空區(qū)側(cè)的單體柱π 梁棚“一梁九柱”,單體柱間距500 mm,緊貼擋矸柱布置;其他三排單體柱π 梁棚“一梁五柱”,單體柱間距1 000 mm,如圖3 所示。
圖3 滯后臨時支護示意圖(單位:mm)
在2205 順槽每隔50 m 布置一個測站,每個測站由1 套頂板離層監(jiān)測儀和4 個巷道表面位移測點組成。通過數(shù)據(jù)分析,巷道頂板下沉主要分三個區(qū)域。成巷后距工作面60 m 內(nèi),受工作面采動等影響,巷道頂板下沉速度較大,最大下沉量為20 mm/d;60~130 m 內(nèi),隨著前期壓力的釋放巷道頂板下沉量相對較小,最大下沉量為5 mm/d;130 m 之外,巷道變形趨于穩(wěn)定,最大下沉量為1 mm/d。2205 順槽頂板累計最大下沉量為730 mm。同樣方法數(shù)據(jù)分析得出,巷道兩幫累計最大變形量為453 mm,巷道變形量在合理范圍內(nèi)。說明本文設(shè)計完全滿足實踐要求。