大采高工作面收尾回撤通道注浆加固研究_王宗贵.pdf

大采高工作面收尾回撤通道注浆加固研究 王 宗 贵 （山西焦煤西山煤电晋兴能源有限公司 斜沟煤矿 ，山西 吕梁 033000 ） 摘要 本文以斜沟煤矿大采高工作面预掘回撤通道收尾回撤工程实况为背景， 采用理论分析、 现场 十字布点法矿压实测、 数值模拟等手段， 深入分析工作面收尾回撤期间， 对预掘回撤通道采用预先注 浆加固支护方案后， 回撤通道围岩变形、 破坏变化规律， 为预掘回撤通道支护设计、 注浆加固支护等技 术方案提供科学的数据依据。 现场实际应用与矿压观测表明 注浆加固支护方案保证了巷道整体完整 性， 确保了收尾回撤工作顺利实施， 为今后相关问题的研究提供了很好借鉴作用。 关键字 回撤通道 ； 巷道支护 ； 变形量 ； 注浆加固 ； 围岩控制 中图分类号 TD355文献标志码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 06- 0198- 03 Study on grouting reinforcement of ending and withdrawing passage in high mining face WANG Zonggui （Shanxi cokingcoal, Xishan coal electricity, Shanxi XingEnergyCo. Ltd. inclined ditch coal mine , Lvliang 033000 , China ） Abstract In this paper, based on the actual situation ofthe ending and withdrawing project ofthe pre excavation and withdrawing channel in the large mining height working face of Xiegou Coal Mine, theoretical analysis, field cross point and numerical simulation are used to analyze in- depth the law of deation and damage of the surrounding rock of the withdrawing channel during the ending and withdrawing period of the working face, which is the pre excavation and withdrawing channel after adopting the pre grouting and strengthening support scheme Support design, grouting reinforcement support and other technical schemes provide scientific data basis. The practical application in the field and the observation of mine pressure show that the grouting reinforcement scheme ensures the integrity of the tunnel as a whole, ensures the smooth implementation of the ending and withdrawing work, and provides a good reference for the future research of related problems Keywords Back channel ; roadwaysupport ; deation ; groutingreinforcement and surroundingrock control 1概况 斜沟煤矿作为山西焦煤一个千万吨级的大型 矿井， 采掘衔接问题是制约矿井能否完成设计生产 能力的重要因素。结合矿井近年来生产衔接安拆表 发现， 工作面收尾回撤进度是影响采掘衔接工作紧 张的一项重要课题。斜沟煤矿目前主要采用了预掘 回撤通道收尾回撤工艺， 提高了工作面搬家回撤效 率， 缩短了收尾时间， 但预掘回撤通道受工作面综 采工作面末采强动压影响，巷道矿压显现强烈， 主 要表现为顶底板下沉、 两帮鼓帮、 滚帮严重， 严重影 响着工作面收尾回撤工作，制约采掘衔接工作安 排。基于此， 斜沟煤矿在 18205 大采高工作面收尾 期间对预掘回撤通道进行注浆加固工况实验， 本文 整理和分析注浆工艺设计以及收尾期间的矿压显 现规律， 为今后预掘回撤通道巷道支护设计提供了 科学依据。 2回撤通道注浆加固设计研究 2.1注浆加固设计 18205 工作面位于 8 煤层 12 采区，工作面倾 斜长度平距 263.7m （帮到帮） ， 斜距 267m （帮到帮） ， 可采走向长度 2840m，工作面煤层厚度平均 4.7m， 煤层倾角平均 9.4， 18205 工作面回撤通道前期已 施工完成。 大采高工作面末采期间强动压影响下对预掘 回撤围岩稳定性有较强影响， 为此斜沟煤矿引进新 型垛式支架支护顶板如图 1 示意图所示。同时为有 效解决预掘回撤通道内工作面帮鼓帮、滚帮严重， 既不利于巷道顶板稳定性， 滚帮严重又导致大量煤 体垮落掩埋回撤通道， 因此采用对预掘回撤通道工 作面帮中上部（从距底板 1.5m 往上至巷道顶板） ， 进行注浆加固的方案详见图 2。注浆孔角度 45， 眼深 5m， 注浆孔间距根据经验公式 （1） 得到 图 1预掘回撤通道收尾贯通示意图 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 198 ChaoXing R （0.971.27γh/δc） h/2（1） 式中 γ 为煤体的容重， kg/m3； h 为埋深， m； δc 为煤岩体平均抗压强度， MPa； h 为巷高， m。 由式 （1） 可以得出注浆有效半径为 1.59m。 图 2预掘回撤通道注浆孔布置图 2.2注浆前后数值模拟 图 3 数值模拟分析可以得出 回撤通道内回采 帮注浆加固加强支护后， 注浆侧帮部的应力峰值出 现明显的减弱， 较注浆前降低了 32。注浆后帮部 煤体黏结成一个整体， 高应力集中区向煤岩体深部 传递， 注浆加固方案效果显著。 （a）注浆前垂直应力 （b）注浆前水平应力 （a）注浆后垂直应力 （b）注浆后水平应力 图 3注浆前后巷道应力云图 3工况现场试验 3.1现场施工方案 基于斜沟煤矿以往收尾期间回撤通道围岩矿压 显现规律发现 末采期间回采动压对回撤通道围岩稳 定性影响主要在最后 50m回采范围内。 因此， 注浆过 早， 巷道围岩较为完整注浆效果不明显， 但注浆滞后， 会导致注浆消耗量过大造成不必要的浪费， 这主要因 为巷道回采帮受回采强动压扰动， 围岩逐步趋于破碎 垮落状态， 会消耗大量注浆液。 为此， 18205 工作面末 采收尾期间，当回采至距回撤通道（工作面帮 ） 50m 时， 开始对回撤通道进行注浆。注浆眼距底板1.5m， 角度 45， 眼深 5m， 间距 1.6m。 1）回撤通道两端口向采空区方向 20m 范围、 向保护煤柱方向 10m 范围进行注浆； 2）回撤通道内工作面帮整体进行注浆； 3）对回撤通道内工作面帮整体进行挂网， 网应 封闭帮部煤体， 铺网搭接长度不低于 100mm。 3.2注浆效果分析 采用多点位移计观测回撤通道回采帮注浆后 受采动影响下围岩变形随时间变化情况。图 4 为多 点位移测量仪见。 图 4多点位移测量仪 图 5两帮位移变化曲线图 由图 5 可知 1）工作面回采至 24m 时注浆侧回采帮变形量 开始出现变化，在回采至距回撤通道 9.2m 时注浆 侧回采帮变形量开始突增。 （下转第 203 页） 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 199 ChaoXing （上接第 199 页） 2）8.84m 时回撤通道内垛式支架安全阀大部 分开启泄液，支架工作阻力增至 44.245.8MPa， 回 撤通道注浆侧回采帮中上部（距底板 1.5m 往上至 巷道顶板） ， 帮部移近量较小， 帮部完整。 回 撤 通 道 工 作 面 帮 中 下 部 （从 底 往 上 0.8m1.5m 范围内） 出现了 200mm500mm 范围的 滚帮，这主要是由于回撤通道工作面帮从距底板 1.5m 高范围内帮部没有注浆， 该段帮部松动圈范围 内的煤体在受到高应力挤压时， 就容易发生滚帮现 象， 煤体内部高应力得到了释放。 3）工作面回采至回撤通道前方 4m0m 时， 工 作面帮部煤壁向回采工作面侧逐步垮落。 4结论 1）18205 工作面回撤通道工作面帮距底板 1.5m 往上至巷道顶板采用注浆工艺， 该段帮部整体支护效 果完整稳定直至末采贯通， 注浆加固方案效果显著。 2）现场工况试验表明， 回撤通道帮部注浆技术 参数 眼深、 布置方式、 间距合理有效。 参考文献 [1] 黄大维， 周顺华， 刘重庆， 等．护壁套管钻孔灌注桩微扰 动施工分析[J].岩土力学， 2013 （4） 1103－1108． [2] 韩建， 隆威， 郑克清．煤系复杂地层钻探护壁浆液研究与 应用[J]．煤田地质与勘探， 2013 （6） 22． [3] 蔡文鹏， 刘健， 孙东生， 等．顶板走向高位钻孔瓦斯抽采 技术的研究与应用 [J]． 中国安全生产科学技术，2011 （12） 35 － 38． [4] 李泉新．煤层底板超前注浆加固定向钻孔钻进技术[J]． 煤炭科学技术， 2014 （1） 138－ 142． [5] 许延春， 杨扬．回采工作面底板注浆加固防治水技术新 进展[J]．煤炭科学技术， 2014 （1） 98－101． 作者简介 王宗贵 （1984-） ， 男， 山西翼城人， 2016 年毕业于太原理工 大学， 采矿工程专业， 采煤工程师， 现从事煤矿管理工作。 （收稿日期 2020- 3- 3） 台、 机架、 后支撑对电控箱产生影响研究， 为降低电 控箱振动， 需要采取一定的措施来提高掘进机的稳 定性和工作效率。 1） 采用三维仿真的方法对比研究了截割臂、 回 转台、 机架、 后支撑刚度不提高和提高情况下对电 控箱的影响。在一定条件下， 可以适当采取提高截 割臂和回转台刚度的措施，降低电控箱振动频率； 机架和后支撑可以采取增加橡胶隔振器来降低或 者阻止电控箱振动， 从而保护电控箱的元器件。 2） 根据关键部件对掘进机电控箱的影响分析， 提出了采用橡胶隔振器和改进隔振器结构两种措 施， 工程实践表明橡胶隔振器和新型锥形隔振器良 好的保护了电控箱， 提高了掘进机工作稳定性。 参考文献 [1] 柯贤栋,贾瑞荣,张盛.EBZ- 300 型综掘机在回坡底硬岩巷 道掘进中的应用[J].煤矿机械,2012,33 （4） 171- 173. [2] 亢红波,李占龙,韩斌慧,等.隧道掘进机电控箱振动特性 试验研究 [J]. 西安建筑科技大学学报 自然科学版, 2015,47 （3） 458- 462. [3] 陶晓.AM- 50 型掘进机电控箱的振动与隔振研究 [D].无 锡江南大学,2009. [4] 冯家鹏.EBZ260W 型掘进机电控箱振动特性分析与试验 研究[J].矿山机械,2015, （6） 13- 16. [5] 李朋朋. 掘进机动力学分析及电控箱减振研究[D].太原 太原理工大学,2017. [6] 孙大刚,张洋,张武鹏,等.掘进机电控箱悬置阻尼系统解 耦及优化[J].太原科技大学学报,2018,39 （02） 106- 111. 作者简介 樊莉莉， （1982-） ， 男， 山西省高平市人， 2017 年 7 月毕 业于兰州理工大学电气工程与自动化专业，助理工程师， 现 从事机电维修工作。 （收稿日期 2019- 11- 20） 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 203 ChaoXing