回风顺槽特殊地质段加固治理技术及实施效果分析_车李青(1).pdf

煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 0引言 日常生产发现 15103 工作面回风顺槽 630m～ 700m段顶、 帮压力显现明显， 特别是非回采侧煤柱帮 部锚杆受压变形严重， 局部存在锚杆失效等情况。根 据目前超前支护段的顶板压力分布可知， 当工作面推 进至 700m 位置时， 将受现 15103 回风顺槽低洼处积 水及临近 15101 老空水影响，易造成巷道形变增大， 煤柱厚度减小、 酥帮、 垮塌等诸多不利于回采巷道围 岩控制的因素， 也会给回采工作面超前顶板支护管理 带来困难。为保证施工安全与标准化管理，急需对 15103 工作面回风顺槽 630m～700m 段顶板及非回 采侧煤柱帮采取有效的加强支护技术， 并特制定相关 安全技术措施。 1工程背景 首阳煤业 15103 工作面位于一采区西部， 工作面 标高 906～934m， 地面标高 1053～1218m， 西邻即将 接近末采的 15102 工作面，东部为已回采结束的 15101 工作面。 该工作面采用一次采全高开采工艺回 采 15 煤层， 作面最小采高不低于 3.0m， 最大采高不 超过 5m， 循环进度为 0.8m。 15 煤层厚度 4.2～4.8m， 平均 4.5m； 倾角 2～6。 图 115103 工作面平面布置图 15103 回风顺槽 630m至机尾范围内第一组超前 支架和第二组超前之间有一条横穿顺槽的裂隙和临 近采空积水的疏放孔（原裂隙在掘进期间有水流出， 现已无水， 说明部分顶板裂隙水通过该裂隙对 15101 老空水进行了补充 ） 。该范围帮柱巷道帮部压力显现 回风顺槽特殊地质段加固治理技术及实施效果分析 车李青 ，赵 飞 ， 韩蕾蕾 ， 刘 鹏 ， 李 超 ， 韦凡凡 （山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司 ，山西 高平 048402 ） 摘要 针对首阳煤业 15103 综采工作面回风顺槽 630～700m 特殊地质段矿压显现明显、 回采过程 存在安全隐患的问题， 综合分析后对该范围顶板、 煤柱帮采取补打锚杆锚索、 支设点柱、 喷射混凝土封 闭和布管排水等综合治理方案， 并制定了相应的安全技术措施。方案实施后， 回采工作面安全顺利地 通过该特殊地质段， 说明采取的加固治理方案科学有效， 可为其他类似工程难题提供借鉴。 关键词 特殊地质 ； 矿压显现 ； 围岩控制 ； 加固治理 中图分类号 TD353文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0023-03 Reinforcement Treatment and Implementation Effect Analysis of Special Geological Section of Returning Wind Roadway CHE Liqing , ZHAO Fei , HAN Leilei , LIU Peng , LI Chao , WEI Fanfan （Shanxi coal transportation and marketing group Shouyang Coal Industry Co., Ltd. , Gaoping 048402 , China） Abstract For the special geological section of the 15103 fully mechanized mining face of Shouyang Coal Mining Co., Ltd., the mining pressure of the special geological section of 630-700m is obvious, and there are safety hazards in the mining process. After comprehensive analysis, the top plate and coal pillar gang are used to make the anchor bolt. Comprehensive treatment schemes such as cable, support point column, shotcrete closure and pipe drainage, and corresponding safety technical measures have been ulated. After the imple- mentation of the plan, the mining face will pass the special geological section safely and smoothly, indicating that the reinforcement and treatment plan adopted is scientific and effective, and can provide reference for other similar engineering problems. Keywords Special geological section ; Mine pressure behaviors ; Surrounding rock control ; Reinforcement treatment 23 ChaoXing 明显， 尤其是非回采侧煤柱帮， 其中 700m 处所安装 锚杆应力计的读数为 10MPa， 进一步反应了巷道帮部 压力明显。在超前架前方所打设的贴帮圆松木柱， 2 根由于帮部压力产生形变致使其倾倒。 机尾至超前架 段非回采侧煤柱帮部网片破损严重， 煤帮裸露， 片帮 严重； 顶部锚杆有形变， 顶板压力显现， 其中 630m 处 变形较严重， 且在该区域顶板存在 “挂汗” 情况。在 630m～690m 段非回采煤柱帮部共打设 6 个放水孔， 前 4 个放水孔满孔出水， 且有压力， 后 2 个放水孔半 孔出水， 初步分析放水孔堵塞， 非回采侧煤柱帮有三 处流水现象，已对煤壁的整体稳定性造成一定破坏。 机尾打设的密集切顶柱、 护顶柱起不到切顶和支护作 用， 由于底板浮煤太厚， 单体柱钻入底板大大超过了 相关标准， 致使其支撑力不达标。 表 115 煤层顶底板情况 2加固治理技术方案 2.1顶板加强支护方案 研究决定在 15103 回风顺槽 630～700m 范围非 回采侧距离煤柱帮 500mm处的顶板位置打设锚索进 行补强支护， 补强锚索为 Ф17.8mm6.3m 的 7 股钢 绞线， 外露长度 150～250mm， 排距 1200m， 垂直顶板 岩面。每根锚索使用一支 K2335 和两支 Z2360 树脂 锚固剂[1]。锚索托盘为长宽厚 30030016mm 的拱形钢托板， 锚索锚固力为 150kN。 同时在 15103 回风顺槽 630～700m 范围的非回 采侧距煤柱帮 200mm处打设一排贴帮松木圆柱进行 补强支护，贴帮柱排距为 1200m，规格 φ200 3500mm的松木圆柱。 2.2非回采煤柱帮加强支护方案 在贴帮柱外侧挂设长宽 2200mm1300mm 的 Ф6mm钢筋网片，相邻网片之间的搭接长度不小 于 100mm。然后在两根贴帮柱之间 （网片搭接处 ） 打 设一排锚杆（φ202400mm ） ，每排 3 根，间排距 12001200mm， 距顶板 500mm， 距底板 600mm， 最后 对该段落喷浆进行封闭， 喷浆厚度 500mm， 同时在距 底板 1.5m位置留设放水孔进行放水[2]。 2.3处理水方案 在工作面推过 15103 回风顺槽 630～700m 范围 的积水区时， 为防止临近 15101 工作面采空区内积水 线漫过回风顺槽制高点， 决定在 15103 回风顺槽 630 米往外巷道上坡段打设一临时水仓， 将积水区的水引 至该水仓进行集中排放。 水仓打设在巷道回采侧煤壁内，施工方式为炮 掘。水仓长宽深 4000mm2000mm1500mm， 用 C20 混凝土进行浇筑， 浇筑厚度 100mm。 3现场施工安全技术措施 3.1临时水仓开口安全技术措施 开口前，检查开口点附近左右 10m 范围的巷道 支护情况， 确认安全后方可施工作业， 并用皮带保护 好机电设备、 各种管线。 掘进期间敲帮问顶， 用长柄工 具将离层活矸处理干净[3]， 且必须有跟班领导在现场 指挥， 否则不得施工。 3.2掘进工作面预防冒顶片帮安全技术措施 结合现场施工经验可知， 冒顶片帮预兆为顶板内 有声响， 掉渣， 片帮煤增多， 顶板裂缝增多或出现离 层， 漏顶， 有淋水[4]、 [5]。 掘进工作面预防冒顶、 片帮的采取的安全技术措 施为施工前由班组长和安全员先检查掘进头的顶、 帮情况， 确认安全后方可施工。施工过程中严格执行 “敲帮问顶” 和观测围岩， 及时处理帮、 顶活煤 （矸 ） ， 专 人监护迎头及两帮情况， 防止片帮。永久支护前须打 好临时支护， 顶帮遇有大块软煤 （岩） 或大面积离层 时， 应先设临时支护， 并有专人指挥， 施工人员听从命 令， 相互配合。 3.3木点柱打设安全技术措施 木点柱为无腐蚀、 无断裂痕迹、 无虫蛀、 直径不小 于 200mm、 长 3500mm的松木。点柱架设在距离巷道 非回采侧 200mm， 间距 1200mm， 设置一排， 垂直顶板 岩面。点柱必须带柱帽， 柱帽为木板， 木板规格为 长 500mm宽 300mm厚 150mm， 柱帽必须接实顶。 点 柱底部挖设 300mm的柱窝， 柱腿必须接实底板， 严禁 支设在松软煤层上， 如遇底板松软， 支柱必须穿木鞋， 木鞋规格为 长 500mm宽 300mm厚 100mm， 钻底 量小于 100mm。用 12 铁丝捆绑点柱柱头， 捆绑柱头 与顶部钢筋网片相连， 连成一体， 防止点柱歪倒。 点柱 （下转第 28 页 ） 名称岩石类别厚度 （m ）岩性特征 老顶深灰色灰岩6.26 深灰色灰岩， 块状构造， 夹方解 石细脉 直接顶泥岩0.15 灰黑色泥岩， 块状构造， 局部地 段随采煤自行垮落。 煤层15煤4.5 黑色， 亮煤为主， 夹镜煤条带,阶 梯状断口， 块状构造， 条带状结构 底板 直接底灰色砂质泥岩5.12 泥质结构，含少量植物化石碎 片。 老底灰色中细粒砂岩3.05灰色中细粒砂岩， 硅质胶结 顶板 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 24 ChaoXing （上接第 24 页 ） 架设前， 要观察顶帮情况， 及时清除悬矸危岩和松动 的煤帮。架设点柱时， 4 人配合作业， 2 人在上面扶且 安装木柱帽， 2 人标齐，点柱扶起后用木楔子在点柱 顶部刹紧， 保证接顶严实， 最后用 12 铁丝捆绑柱头 与顶部钢筋网片相连。架设点柱时， 所有支柱必须成 一排， 支护必须垂直顶板[6]。 4结语 15103 回风顺槽 630～700m 范围采取上述补打 顶板锚索、 煤柱帮锚杆、 架设松木点柱、 挂金属网和喷 射混凝土封闭措施后，工作面回采推过该范围过程 中， 巷道围岩没有出现挂水现象， 混凝土喷层干燥且 没有开裂， 松木点柱没有发生偏斜失效现象， 巷道整 体矿压显现稳定可控，安全顺利通过该特殊地段， 说 明前文采取的加固治理方案科学有效， 可为其他类似 工程难题提供借鉴。 参考文献 [1] 张鸣庆. 三软地质条件下的巷道锚固支护技术研究与应 用[J].山西煤炭,2014,34 （10） 24- 26. [2] 赵秋峰.滑动构造带主排水泵房加固支护技术应用[J].江 西煤炭科技,2016 （03） 22- 24. [3] 王二晋.综采工作面过陷落柱施工方法研究[J].机械管理 开发,2016,31 （06） 87- 89. [4] 曹志刚.综放工作面局部冒顶事故的防治与研究[J].内蒙 古煤炭经济,2011 （05） 78- 80. [5] 刘建宇,王惊玺.综采工作面冒顶原因及预防处理[J].煤炭 工程,2016,48 （S1） 60- 62. [6] 梁继忠,成云海.矸石充填沿空留巷技术的应用[J].山东煤 炭科技,2011 （05） 33- 34. 作者简介 车李青 （1994.01） ， 男， 山西省晋城市人， 助理工程师， 本 科， 2014 年毕业于太原理工大学采矿工程专业， 现在山西煤 炭运销集团首阳煤业有限公司生产科从事煤矿生产技术管 理工作。 （收稿日期 2018- 10- 8） （b）巷道宽度 图 6 留巷中期 5212 轨道运输顺槽围岩收敛图 6结论和建议 为解决兰南岭煤业矿井采掘接替紧张的难题， 提高工作面煤体采出率、 巷道利用率， 设计在该矿 的 5212 工作面进行无巷旁充填体沿空留巷技术， 通过对其详细的支护参数进行设计研究及现场矿 压观测， 现场应用及监测结果表明取得了很好的支 护效果， 最终成功的沿空留巷长度达 640m， 使该矿 减少了三个掘进工作面， 消除了区段煤柱使每个工 作面多采出 12.45t 煤炭资源，实现了 5 煤层的无 煤柱连续开采积累了丰富的生产实践经验。建议 留巷期间一定要加强单体液压支柱的管理， 确保支 柱垂直顶板或向采空区适当的倾斜， 支柱出现倾斜 要及时进行调整， 保证巷道内辅助支撑具有足够的 强度。 参考文献 [1] 陈鹏飞. 沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素研 究[J].能源与环保,2019,41 （02） 159- 162. [2] 昌江. 煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术研究与应 用[J].当代化工研究,2019 （02） 94- 95. [3] 杨晓寒.沿空留巷的支护设计及观测分析[J].陕西煤炭, 2018,37 （06） 121- 124135. [4] 李成海,柏建彪.沿空留巷关键块大跨距下充填体参数确 定[J].煤炭工程,2018,50 （11） 38- 42. 作者简介 杨国平 （1989-） ， 阳泉市盂县人， 2012 年毕业于大同煤 炭职业技术学院煤矿开采专业， 助理工程师， 现从事煤矿采 煤技术工作。 （收稿日期 2019- 4- 22） 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 28 ChaoXing