深部矿井巷道下抽采技术研究应用.pdf

2 0 1 0 年 第3 期 东 j 斜技 l 深部矿井巷道下抽 采技术研究应 用 李洪亮 山东华恒矿业有限公司， 山东 新泰2 7 1 2 0 2 摘要抽采不但能提高煤炭回收率， 增加工作面储量， 延长煤的开采服务年限， 还少掘巷道， 保证工作面开采的连续性， 有利于高产高效。 关键词抽采煤炭 回收 安全高效 中图分类号 T D 8 2 3 ． 8 7 文献标识码B 华恒公司为提高采区回收率 ， 降低万 t 掘进率， 检 验矸石充填工艺 开采 影响范 围及影 响程 度 ， 特提 出抽 采六采石门 、 运煤上 山及变 电所煤柱的方案。 1 抽 采 区域概 况 1 ． 1 6 5 0 m 水 平 六 采 石 门 六采石 门位于六采 区范 围内 一 6 5 0 m西大巷 以北 ， 方位为 3 5 。 ， 为穿 十三层煤 到十一层 煤 布置 ， 主要 担负 一 6 5 0 m水 平六采 上山区下块段及六采 下 山区进 风、 进 料 、 行人等重要任 务。 一 6 5 0 m水平六采石门净断面积为 1 1 ． 6 8 n l z ， 支护 形式为“ 喷锚喷、 锚 网喷” ， 围岩较差的块段加二次网， 锚杆间排距 单层 为 1 2 0 0 1 2 0 0 ra m， 锚杆 型号 0 2 0 0 o的全螺纹 钢等强锚杆 ， 锚喷厚 1 5 0 m m。 一 6 5 0 m水 平 六采 石 门抽采 范 围 内全 长 2 0 5 m， 下 距十三层煤 3 2 ． 9 5 6 m。 1 ． 2 6 5 0 m 水 平 六采 运 煤上 山下段 六采运煤上山下段位于六采区范围内 一 6 5 0 m西 大巷以北， 方位为 3 5 。 ， 沿十一层煤布置， 中间有 1 3 0 m 的平巷 ， 主要担负 一 6 5 0 m水平六采 上山 区下块段及 六 采下山区回风、 运煤、 行人等重要任务。 一 6 5 0 m水平六采运煤上山下段为半圆拱断面， 净 断面积为 9 ． 5 2 m 2 ， 支护形式为 “ 喷锚喷 、 锚 网喷 ” ， 围岩 较差的块段加二次 网， 锚杆间排距 单层 为 1 2 0 0 X 1 2 0 0 ra m， 锚杆型号为 2 02 0 0 0的全螺纹钢等强锚 杆， 锚喷厚 1 2 0 m m。 一 6 5 0 m水平六采运煤上山下段抽采范围内全长 2 0 3 m， 下距 十三层煤 4 9 ． 5～ 5 5 ． 6 m。 1 ． 3 6 5 0 m水平六采 变电所 六采变电所位于六采石门与六采运煤上山下段之 间， 为全岩巷道 ， 位于十一层煤顶板粉砂岩内， 担负六 采上山区及六采下山区的供电任务， 是重要的硐室。 一 6 5 0 m水平六采变电所为半圆拱断面， 净断面积 _收稿 日期 2 0 0 9一l 2 3 O 作者简 介 李洪亮 1 9 7 5～ ， 男 。 副 总工程 师 ， 毕业于 山东科技 大 学采矿专业， 发表论文数篇。 为 1 3 ． 6 4 I n 2 ， 支护形式为“ 喷锚喷、 锚 网喷” ， 顶板围岩 较差 的块 段 加二 次 网 ， 锚 杆 问排距 单 层 为 1 2 0 0 1 2 0 0 m m， 锚 杆 型 号 为 2 22 2 0 0的全 螺 纹钢 等 强锚 杆 ， 锚喷厚 1 5 0 m m。 一 6 5 0 m水平六采变 电所长度 为 7 0 m， 变 电所 下距 十三层煤 4 4 ． 6 5 0 m。 2抽 采的安 全可 靠性 2 ． 1 冒高 确定 2 ． 1 ． 1 岩梁 分析 法 6 1 3 0 3 工作面采高为 1 ． 6 2 m， 其实际冒落厚度为 h 1 ． 6 2 ，一 h i K A -1 c o s a ； 式 中 一采高 ； 煤岩层倾角； 取 一岩梁触矸处下部 已冒岩层 的碎胀系数， 1 ． 2 5～1 ． 3 5。 2 ． 1 ． 2经验 公 式法 根据国家2 0 0 0年制定的 建筑物、 水体、 铁路及主 要井巷煤柱留设与压煤开采规程 ， 冒落带的高度可用 以下公式计算 。 2 ． 28． 3 m 式中 m一采厚 。 m1 ． 6 2 。 则6 1 3 0 3工作面开采冒落高度在 6 ． 7～ 8 ． 3 m的范 围内。 六采区石门、 六采区运煤上山下段及六采变电所 下距十三层煤 3 2 ． 9 5 6 m， 远大于冒落高度， 因此 ， 六 采区石门、 六采区运煤上山下段及六采变电所抽采是 完全可能的。 2 ． 2岩 梁 断裂影 响 根据岩梁支承理论， 岩梁断裂是有跨度极限的， 因 此， 在回采过程中， 小于岩梁断裂跨度垒砌矸石带， 使 岩梁不断， 顶板就不会 冒落。十三层煤直接顶为第 四 层石灰岩， 岩性非常好， 顶板不易垮落， 采用采空区全 部充填矸石， 安全可靠性更高。 2 ． 3 支 护 抽采时各段采用原有的支护方式再采取针对 性的 2 互 瞧j i ； 斜枝 2 0 1 0 年 第3 期 加固措施和开采措施， 以有效适应压力。 因此， 抽采 一6 5 0 m水平六采石门、 运煤上山下段 及采区变电所， 是安全可靠的。 3 抽采技 术方 案 3 ． 1 抽采 方案 根据现有的地质资料和巷道实际揭露情况， 结合 该矿生产技术条件， 确定可行抽采方案 6 1 3 0 3工作面 由东向西开采， 全工作面采用矸石充填法管理顶板， 矸 石支承顶板， 不使顶板冒落。在六采石门及运煤上山 煤柱 内遇 H 2 ． 5 m 以上断层 时不硬过 ， 充 填矸石带 ， 尽量充满充实 ， 搬家撤面至新掘断层切眼。 3 ． 2 开采方法和顶板管理方法的选择与论证 3 ． 2 ． 1 开采方法的选择与论证 6 1 3 0 3工作面采用正常走向长壁后退式采煤法由 东向西开采 ， 工作 面全长钻过六采石 门、 六采运煤上 山 下段及六采区变电所， 实现工作面连续开采， 煤柱范围 内工作面内不留煤柱 ， 在采空区矸石充填。 3 ． 2 ． 2顶板 管理 方法 的选择 与论证 根据矿压理论， 结合现有技术条件， 经过以上分析 和论证， 顶板管理方法选择采用充填矸石支撑法， 安全 可靠性高， 是最佳方案。若采用其它顶板管理方法 ， 不 能保证上方巷道的稳定性 。 因此 ， 6 1 3 0 3工作 面选 择采 用走 向长壁后 退式 采 煤法、 充填矸石带支撑法管理顶板、 回采方向由东向西 的方法进行开采 。 4 安 全技术措 施 在抽采过程中， 采取的开采措施只能保证巷道不 会垮落， 由于矸石带与采空区顶板存在间隙以及矸石 带存在不密实性 ， 采空区顶板存在弯 曲下沉量 ， 只不过 未达到跨度极限， 因此将引起上覆围岩的位移， 巷道的 稳定状态会受到影响。因此 ， 在抽采前必须进行加 固。 由于巷道在抽采范围内会出现整体性的下沉， 只 影响上、 下巷垂直对应上方巷道位置以南、 以北附近。 1 3 层煤上距抽采巷道 3 2 ． 9 5 6 m， 按 7 0 。 影响角计算， 影响范围为 1 2 2 0 m。因此 ， 只对上 、 下巷垂直对应上 方巷道位置 以南 、 以北各 3 0 m进行 加固。 加固方案 采用 2 2 2 0 0的高强度预应力锚杆 进行补强， 锚杆间排距为 1 0 0 0 ra m1 0 0 0 ra m。在两帮 距底板0 ． 3 m处布置一排 2 3 0 0 0加长锚杆。拱部 挂塑料编织网， 防止离层喷体及煤岩体掉落， 塑料网外 沿巷道走向安设 W 型钢带。 5 矿压 观测整 理分析 6 1 3 0 3东工作面推过六采十一层石门上巷 8 m、 下 巷 1 6 m， 六采轨道上山车场三岔 口至六采变电所北 3 0 m处 共 1 5 0 m 范围， 设2组观测点 1 六采石门， 历时观测 8 0 d ， 距工作面一 5 m， 巷道 观测数据整理见 图 1 、 图 2 。 一顶沉量 一速度 2 0 嘉 蛔O 詈 ； l 蛔 1 5 0 5 O 4 5 3 3 2 8 2 3 1 7 1 6 l 4 8- 5 庳工作面更高 图 1 1站顶板 下沉曲线图 一 底鼓一速度 距工作面距离 图2 1站底鼓 曲线 图 2 六采变电所 ， 历时观测 8 0 d ， 观测数据整理见 图 3、 图 4 。 一 藿 。1 菊 蛔0 一顶沉量 一速度 8 3 7 7 7 l 6 7 5 5 5 l 4 6 4 2 4 1 3 9 3 3 3 O 距】 作面距离 ∞ 图3 六采交电所顶板影响曲线图 底鼓量 -- -- q t2 k- -- - 速度 8 3 7 7 7 1 6 7 5 5 5 1 4 6 4 2 4 l 3 9 3 3 3 0 距工作面距离 6结 论 图4 六采变电所底鼓影响曲线图 1 抽采不但能提高煤炭回收率， 增加工作面储 量 ， 延长煤的开采服务年限， 还少掘巷道， 保证工作面 开采的连续性 ， 有利于高产高效。 2 抽采工作面距巷道影响距离 一1 0 m一 5 0 m。 3 巷道底鼓量大于顶沉量。 4 根据影响距离应提前做好抽采巷道加固工 作 ， 确保抗压。 5 抽采期间加快回采工作面推进速度可以减少 对上覆巷道影响。