“三软”条件下沿空送巷技术实践.pdf

1 9 9 7 年 第2 期 山东煤炭科技 TD3 5 3 t． 一} 7 tj - ； t r “ 三软’’ 条件下沿空送巷技术实践 一 龙口矿务局梁家煤矿张岩 李春江 _一 一 摘要 总结介绍了粱家 煤矿在“ 三教” 地层条件下 区 掘进大断面巷道取得成功约 新工艺。 关键词三软地层 --●，一 ● I 概述 梁家煤矿是典型的“ 三软” 矿井 含煤地 层属新生代第三系。 煤系地层主要有泥岩、 含 油泥岩、 油页岩、 煤及砂岩组成 煤系地层大 部分含有膨胀性粘土矿物， 自然含水率高． 吸 水性强． 且吸水后极易膨胀， 软岩特性极为突 出。 回采工艺全部采用综合机械化采煤． 一次 采全高， 采高在4 m左右。 工作面布置是沿煤 层走向布置． 工作面长度一般在 1 5 0 m左右。 采用近似走向长壁后退式采煤 工作面与工 作面间实行跳采． 工作面顺槽支护在建矿初 期全部采用锚网喷联合支护， 且工作面间都 留有5 r a 煤柱。 开采初期， 锚喷支护的工作面 上下顺槽的维护和返修量都不大， 基本上能 够保证工作面的顺利回采推进。随着开采的 深入， 采面的减少， 相临的工作面都已回采完 毕． 成为孤岛工作面， 出现地压特别大、 支护 极其困难的局面。虽然在支护方面采取了一 些措施， 但在工作面回采时， 仍然要配备强大 的返修队伍在前面返修上下顺槽． 否则工作 面就无法正常推进。 为了解决这一难题 ， 矿领导及有关工程 技术人员在充分分析， 论证的基础上， 决定取 消工作面间的 5 ra小煤柱． 实行沿空送巷来 准备工作面的上下顺槽。为防止沿空送巷时 沿空送巷 首次取消阶段煤柱， 沿采空 黪 适芟 老空区的有害气体及积水的突出和增强围岩 的强度． 决定采用向老空区提前加注高水材 料充填加固的方法来实现沿空送巷。这样既 增强了巷遭的围岩强度． 又多回收煤柱。 2 支护机理 沿空送巷前， 通过对老空区超前充填高 水材料， 可使老空区发育的裂隙充填密实． 防 止老空区积水及有害气体溢出。 更重要的是． 高水材料充分地充填到发育的裂隙中， 使原 先破碎的岩石胶结在一块， 从而达到增强围 岩支护强度、 减小巷遭变形的目的。 3 技术实践 从 1 9 9 6 年 9 月 1 6日开始在 2 2 0 7 工作 面上顺槽采用对上帮采空区注浆充填加固的 技术， 到 1 9 9 7 年 4 月 1 0日止， 实现了沿空送 巷8 6 o r n 。 较之该面下顺槽留设 5 m煤柱的巷 道变形量要小得多． 基本保持完好。 3 ． I 施工设计原则 1 2 2 0 7 工作面是个典型的孤岛工作 面． 选择上顺槽沿空送巷， 下顺槽留5 m煤桂 送巷， 以 便于在同等的条件下进行比较。 2 选择对采空区边缘 6 m宽、 顶板以上 2 m至底板的范围内注浆加固， 就能有效地 封堵住有害气体和水， 使破碎松散岩体的强 维普资讯 山东煤炭科技 1 9 9 7 年 第2 期 度足以承受顶压 3 掘进施工必须在已注浆区域内进行 ． 且打眼注浆工艺与巷道掘进施工不能相互影 响． 麻 行作业． 这样就必须选择一个合理的 注浆超前距离。根据掘进速度和打眼注浆速 度确定为 2 0 m。 3 ． 2 施工工艺 3 ． 2 ． 1 掘进施工工艺 1 注浆钻机窝的施工 在靠采空区侧施工注浆钻机窝 ， 打钻和 注浆都在注浆钻机窝内进行。当顺槽绕道施 工到顺槽位置时． 先在迎头处向老空侧沿顺 槽方向施工第一个注浆钻机窝。尺寸为 4 m． 宽 2 m， 高 2 ． 4 m。顶板与巷道顶板平齐， 底板高出巷道底板 0 ． 8 m． 采用锚网喷支护 ． 前端不挂钢丝网， 以便打钻。以后巷道每隔 2 O m施工一个注浆钻机窝， 规格同第一个注 ‘ 浆钻机窝。如图 l 。 2 顺槽施工 巷道断面为直墙三心拱， 宽高一3 ． 2 3 ． 2 m。 锚同喷支护。锚杆采用长 2 2 5 0 m m， 1 8 ra m， 钢丝 网规格为长 宽 一2 0 0 0 8 O O m m， 喷厚为 1 5 0 m m。顶部加设 3 ． 2 m长 的拱形锚梁， 材料采用 l 1 矿用工字钢。 锚梁 间距为 8 0 0 mm． 锚梁用三组六根锚 杆锚固 ， 靠 采 空 区 侧 一 组 锚 杆 长 为 2 8 0 0 m m， 2 2 ra m， 其余锚杆长为 2 2 5 0 mm， 1 8 m m， 均用树脂药卷锚固。 掘进仍采用爆破破岩， 扒装机装矸． 1 ． 5 t 矿车运矸。当班掘进． 当班锚喷． 三八作业循 环方式， 一班进尺 1 ． 5 m。 3 ． 2 ． 2 钻孔注浆工艺 1 打注浆孔 每个注浆钻机窝布置四个 注浆钻孔 ， 如图 2 所示 ． 钻孔参数见表 l 根据钻孔参数． 调整好钻机 先用 9 1 ram钻头钻进 3 ． 5 m． 下 3 m 】 m一节 带有 止水大麻的 8 9 ra m孔口套管． 然后进行清 水打压试验 ， 试验压力不小于 1 O MP a 。打压 结 束后． 换上 6 3 ram 钻头． 一直打到终 孔 4 0 m。 安好压力表准备注浆 打完一个孔注一 个孔， 否则留孔困难 。 囤 2 钻孔布置 圈 2 注浆 注浆管路通过混合器接在套管 上并开始注浆。 注浆达到设计压力 2 MP a 或 设计注浆量 2 0 m 时终止注浆， 该孔注浆结 束。充填的浆液是高水速凝材料与粉煤灰的 混合物。 注浆时， 应不停搅拌， 以防浆液沉淀。 3 ． 2 ． 3 施工组织 】 钻机窝打钻注浆影响掘进， 所以先打 钻注浆2 0 m． 一般为2 天， 掘进方面可以安排 其它辅助和准备工作． 掘进开始后． 在 1 钻 机窝重新打钻注浆， 打钻深度为4 0 m； 前 2 0 m 为已注浆段． 后 2 0 m为将要注浆段． 每孔打 维普资讯 1 9 9 7 年第2 期 山东煤炭科技 钻注浆需要一天的时间， 每个钻机窝打钻注 2 0 m处， 进入 2 钻机窝施工， 重复前一循环。 浆时间为4 天 待旌工完 l 钻机窝及掘进至 衰 1 钻孔参数衰 孔深 m 孔径 ra m 孔口 机窝号 钻孔号 方 位 倾 角 套管 钻孔 套管 钻孔 位置 l 8 5 。 1 7 0 2 。 5 6 r l 6 ” 3 ． 0 | 0 9 1 6 3 右上角 2 8 1 。 5 0 2 1 “ 2 。 5 6 r l 6 Ⅸ 3 ． 0 4 0 9 1 6 3 左上角 3 8 6 。 3 ． 0 4 O 9 1 6 3 右下角 4 8 l 。 5 2 l 3 ． O 4 0 9 1 6 3 左下角 备注 a 一 一 沿顺槽方向煤层倾角 4 矿压观测情况 据观浏， 巷道由掘进初期发生急剧变形 后， 其规律呈一较小的近恒速变形， 并有逐渐 减弱的趋势， 支架 锚梁 上反映出的压力较 小， 且一直比较稳定。从数据统计情况来看， 巷道平均顶底板相对移近速度为 1 ． 5 mm ／ d ， 其中顶沉与底臌的比例为 l 4 ． 两帮相对移 近速度为 1 ． 2 ra m／ d ， 其中以靠近老空侧的变 形为主， 从破坏情况来看， 大部分巷道保持完 好， 只有极少数地段出现靠近老空侧一帮内 移， 局部喷层破损 相比同期观测的留有 5 m 煤柱护巷的该面下顺槽情况， 巷道在变形速 度上不到下顺槽的一半， 破坏情况明显好于 下顺槽。 图3 为巷道变形曲线图。目前， 变形 最大的、 观测时间最长的 1 观测点， 相对高 度、 宽度的变形量均未超过 1 8 c m， 沿空送巷 初步获得成功。 5 经济效益分析 注浆总费用 设备除外， 包括材料费、 人 工费、 钻机窝费用 为 6 0 ． 9 2 万元。取消 5 m 阶段煤柱， 利润为 4 7 1 万元 煤售价按吨煤 2 0 0 元计， 只考虑回收煤桂发生工人工资的 费用 。 该技术在 2 2 0 7 工作面创造的经济效益 为4 7 1 --6 0 ． 9 2 4 1 0 ． 0 8 万元， 我矿每年平均 回采 4 个工作面， 这样全年创造经济效益为 1 6 0 0 万元。 囤 3 巷道变彤曲线困 ①②为上顺③④为下顺 维普资讯