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        登茂通礦沿空留巷加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)研究

        2023-08-08 10:22:02令狐繼耀
        煤炭與化工 2023年6期
        關(guān)鍵詞:錨桿支架

        令狐繼耀

        (太原煤炭氣化(集團(tuán)) 有限公司,山西 太原 030300)

        1 概 況

        登茂通礦井主采2 號(hào)及3 號(hào)煤層,2 號(hào)煤層工作面順槽沿2 號(hào)煤層頂板、2下號(hào)煤底板掘進(jìn),為半煤巖巷,掘進(jìn)速度慢,掘進(jìn)成本高,采掘接替緊張。因此,針對(duì)該礦2202 工作面頂?shù)装辶W(xué)性質(zhì)和采掘生產(chǎn)等地質(zhì)條件,進(jìn)行高水材料巷旁充填沿空留巷,以解決登茂通煤業(yè)的采掘接替緊張的問(wèn)題。但在進(jìn)行充填沿空留巷時(shí),由于該工作面應(yīng)力條件復(fù)雜,沿空巷道仍然發(fā)生較大的變形。為此,需要采取合適的方式對(duì)沿空巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

        2 充填區(qū)域上方頂板維護(hù)分析

        由于2202 工作面充填體完全置于采空區(qū),為保證留巷區(qū)域頂板的完整性和降低成本,在確保安全作業(yè)的前提下,提出以下3 種方案對(duì)充填區(qū)域上方頂板進(jìn)行維護(hù):方案一,在液壓支架上方鋪設(shè)金屬網(wǎng),再采用錨桿加固頂板,最后移架,該方案需要暫停刮板輸送機(jī),方便頂板支護(hù)和安全施工,對(duì)工作面回采有較大影響;方案二,在頂板比較破損時(shí),采用放炮法進(jìn)行作業(yè),對(duì)頂板破碎區(qū)域進(jìn)行清理;方案三,架后進(jìn)行充填區(qū)域頂板錨桿支護(hù)。

        根據(jù)2202 工作面生產(chǎn)地質(zhì)條件,決定選擇方案三對(duì)充填區(qū)域頂板進(jìn)行維護(hù),具體方案如下。工作面割煤后先推刮板輸送機(jī),在端頭支架4 架架前頂板鋪金屬菱形網(wǎng)或聚酯纖維網(wǎng)(保證與巷內(nèi)金屬網(wǎng)的連接質(zhì)量),然后移架,支架后方打設(shè)每排2根臨時(shí)單體液壓支柱維護(hù)頂板,單體液壓支柱夠600 mm 距離及時(shí)打設(shè),單體2.8 m 高,單體柱間距1 000 mm、排距600 mm,靠巷道側(cè)一根單體距離一次采煤幫400 mm,單體液壓支柱配鉸接頂梁使用。在單體液壓支柱支撐牢靠、確保人員作業(yè)安全的情況下,架后頂板施工每排3 根φ17.8 mm-4 200 mm 短錨索,錨索間距800 mm、排距1 200 mm,靠近巷道側(cè)錨索距一次采煤幫300 mm 布置,生產(chǎn)班人員打設(shè),錨索預(yù)緊力不小于150 kN。當(dāng)頂板條件不好,遇到斷層、陷落柱等構(gòu)造時(shí),應(yīng)考慮架前支護(hù)或提高架后支護(hù)的支護(hù)強(qiáng)度,具體視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。充填區(qū)域上方頂板維護(hù)如圖1 所示。

        圖1 充填區(qū)域上方頂板維護(hù)示意圖Fig.1 Maintenance diagram of roof above filling area

        為了確保沿空留巷期間作業(yè)人員的安全,在充填體與采空區(qū)之間安設(shè)擋矸支架(擋矸支架距離充填體800 mm),沿空留巷采空區(qū)擋矸支架主要用于采空區(qū)沿空留巷充填墻體區(qū)域的頂板維護(hù),為沿空留巷墻體充填作業(yè)提供安全作業(yè)空間。采空區(qū)擋矸支架布置方式如圖2 所示,支架布置于工作面后方采空區(qū)內(nèi),靠近留巷側(cè),共布置1 號(hào)、2 號(hào)支架組兩組支架,一同對(duì)采空區(qū)及沿空留巷充填體進(jìn)行維護(hù),為充填作業(yè)提供安全作業(yè)空間。1、2 號(hào)支架組采用左右分體邁步式結(jié)構(gòu),擋矸支架可通過(guò)粗鏈條與工作面端頭支架相連,方便前移。1 號(hào)支架組靠近采空區(qū)側(cè)設(shè)置固定式側(cè)護(hù)鋼板用于擋矸,鋼板厚度為30 mm。

        圖2 采空區(qū)擋矸支架布置方式Fig.2 Layout of gangue retaining support in goaf

        由于每天僅檢修班充填1 個(gè)充填體,故1 號(hào)、2 號(hào)支架組隨工作面支架推移同步前進(jìn),在充填體充填過(guò)程中擋矸支架保持位置不變,當(dāng)充填體凝固后(護(hù)模單體待充填體充填完畢3 h 后即可回撤),工作面支架后方夠充填距離后進(jìn)行下一段充填體充填。當(dāng)頂板來(lái)壓嚴(yán)重時(shí),需要采取一定措施,方便擋矸支架前移。擋矸支架帶壓移架,防止向充填區(qū)域偏移從而影響充填作業(yè)順利進(jìn)行,發(fā)生偏移時(shí)應(yīng)盡快調(diào)整其位置。

        3 留巷段加強(qiáng)支護(hù)分析

        留巷通常會(huì)受到重復(fù)采動(dòng)的影響,大量觀測(cè)結(jié)果表明,靠充填體(一次采煤幫) 側(cè)頂板壓力顯現(xiàn)及變形量較大。根據(jù)實(shí)踐調(diào)查,2202 工作面頂板活動(dòng)強(qiáng)烈的范圍在工作面后方80~120 m,故考慮工作面后方設(shè)單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù),分為3 個(gè)區(qū)域:工作面后方0~100 m 為劇烈影響段,采用1排3 根單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù);101~160 m 采用1排2 根單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù);161~200 m 采用1排1 根單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)。具體根據(jù)礦壓觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,超過(guò)規(guī)定距離后即可從里至外逐步回撤。

        根據(jù)2202 工作面的具體條件,單體液壓支柱的支護(hù)參數(shù)為:?jiǎn)误w高度為3.5 m,排間距1.0 m,柱間距為1.2 m,邊柱距離煤幫的距離分別為0.6 m(第一次開(kāi)采)、0.9 m(第二次開(kāi)采);每排2 根單體液壓支柱時(shí)單體排距為1.0 mm,柱距為1.2 m,邊柱距一次采煤幫距離為0.6 m,鉸接頂梁均沿巷道軸向布置。工作面前方30 m 采用礦方目前單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)方式進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù),如圖1所示。

        4 充填體加強(qiáng)支護(hù)分析

        為了增加充填體的承載能力和抗橫向變形能力,決定在充填體內(nèi)布置對(duì)拉錨桿加固充填體。根據(jù)2202 工作面的實(shí)際情況,對(duì)拉錨桿長(zhǎng)度比充填體寬度大200 mm,對(duì)拉錨桿間排距為800 mm×700 mm。2 m 高充填體每模7 排,每排3 根,最下面1 根距底板200 mm,最上面1 根距頂板200 mm;對(duì)拉錨桿采用強(qiáng)度MSGLW-500、直徑22 mm、長(zhǎng)度1 600 mm 的螺紋鋼材料制作(兩端各車(chē)絲100 mm),采用16 mm 圓鋼焊制規(guī)格1 800 mm×60 mm 鋼筋梯子梁相連。2.8 m 高充填體每模7 排,每排4 根,最下面1 根距底板200 mm,最上面1 根距頂板200 mm;對(duì)拉錨桿采用強(qiáng)度MSGLW-500、直徑22 mm、長(zhǎng)度1 800 mm 的螺紋鋼材料制作(兩端各車(chē)絲100 mm),采用16 mm圓鋼焊制規(guī)格2 600 mm 60 mm 鋼筋梯子梁相連。錨桿托盤(pán)為碟形,規(guī)格150 mm×150 mm×10 mm。鋼筋網(wǎng)要求使用直徑為6.0 mm 的鋼筋加工,使用12 號(hào)鐵絲雙股聯(lián)網(wǎng),鋼筋網(wǎng)搭接部分不小于100 mm。充填體加固如圖3 所示。

        圖3 長(zhǎng)充填體加強(qiáng)支護(hù)示意圖Fig.3 Long filling body strengthening support diagram

        待正式開(kāi)始充填后,護(hù)模單體待充填體充填完畢3 h 后即可回撤,充填體采空區(qū)側(cè)護(hù)模單體回撤滯后端頭支架尾梁不大于6 m?;爻纷o(hù)模單體液壓支柱時(shí)先遠(yuǎn)距離將單體卸載,然后用鋼絲繩或麻繩拽出,避免單體卸載后人員站在空頂區(qū)域下方作業(yè)。

        5 礦壓觀測(cè)方案

        為了更科學(xué)和經(jīng)濟(jì)地對(duì)留巷加強(qiáng)支護(hù),對(duì)留巷期間的圍巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了觀測(cè),主要包括一次采動(dòng)和二次采動(dòng)。變形監(jiān)測(cè)通過(guò)設(shè)置的觀測(cè)站完成的,主要觀測(cè)留巷的各種變形參數(shù)。觀測(cè)站的布置如圖4 所示,使用的儀器及觀測(cè)內(nèi)容見(jiàn)表1。

        表1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、目的、儀器及數(shù)量Table 1 Monitoring content,purpose,instrument and quantity

        圖4 測(cè)站布置Fig.4 Station layout

        在2202 工作面后方已留巷段設(shè)置5 個(gè)測(cè)站。當(dāng)頂板下沉量超過(guò)100 mm 或底鼓量大于300 mm時(shí),應(yīng)將工作面后方100~200 mm 留巷局部地段保持1 排3 根單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù),進(jìn)一步觀察頂板變形及壓力顯現(xiàn)情況,如果趨于穩(wěn)定,則回撤單體液壓支柱;如變形仍趨于增大,則在原兩排錨索之間巷道正中或距離充填墻體500 mm位置補(bǔ)打錨索后再回撤單體液壓支柱。當(dāng)二次采煤幫變形超過(guò)200 mm 時(shí),應(yīng)在原兩排錨桿之間補(bǔ)打一排2~3 根錨桿,錨桿用鋼筋梯子梁相連。當(dāng)充填體變形超過(guò)200 mm(充填過(guò)程中操作原因?qū)е鲁尚托Ч缓谩⒐陌猓?時(shí),應(yīng)考慮調(diào)整巷旁支護(hù)參數(shù),增大充填體寬度或減小漿液水灰比。

        6 結(jié) 語(yǔ)

        結(jié)合登茂通礦沿空留巷的情況,探討了沿空留巷加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)。對(duì)于充填區(qū)域頂板,采用架后進(jìn)行充填區(qū)域頂板錨桿支護(hù)加強(qiáng)支護(hù);對(duì)于留巷段,采用單體液壓支柱配合鉸接頂梁及鐵鞋加強(qiáng)支護(hù);對(duì)于充填體,采用加入對(duì)拉錨索的方式加強(qiáng)支護(hù)。實(shí)踐表明,登茂通礦2202 工作面高水材料巷旁充填沿空留巷采用上述措施后,各處變形量均控制在安全范圍內(nèi),保證了煤礦安全生產(chǎn),為高水材料沿空留巷提供一定的參考。

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