浅析煤矿巷道底鼓原因及防治技术_邓金瑞.pdf
[ 4] 姚安涛,吴璋,杨栋,等 . 基于切顶卸压法的巷道底鼓 防治技术 [ J] . 煤矿安全,2017,48 4 92-94. [ 5] 李建华,窦凤金 . 冲沟下浅埋煤层采动巷道底鼓机理与防治 技术 [ J]. 煤炭技术,2018 1 149-152. [ 6] 雷尹嘉,杨桐茂,赵勇 . 丰汇煤矿巷道底鼓成因及控制技 术 [J]. 煤炭技术,2017,36 11 69-71. [ 7] 闫孝斌 . 浅谈深部软岩巷道底鼓治理技术的应用 [J] . 江西 煤炭科技,2017 3 53-55. [ 8] 关建军,刘永战 . 高应力煤层顶板巷道底鼓治理技术浅析 [J]. 内蒙古煤炭经济,2017 9 112-113. [ 9] 刘建功 . 复杂条件下软岩巷道底鼓综合治理技术研究与应用 [J]. 能源与环保,2019,41 2 178-182. [ 10] 李开源 . 煤矿巷道底鼓治理技术研究 [J] . 当代化工研究, 2018 11 122-123. [ 11] 李少波,范浩,刘万荣 . 深部软岩巷道底鼓控制的机理与 技术 [ J] . 煤矿开采,2016,21 3 78-80,42. [ 12] 郑武,李国平,周 贤 . 动压条件下巷道底鼓机理分析及 对策 [ J] . 煤矿开采,2011,16 6 60-62. [ 13] 李国栋,于春生,韦四江,许来峥 . 高应力回采巷道底鼓机 理及治理技术 [ J] . 能源与环保,2019,41 1 172-176. [ 14] 赵维青 . 大倾角煤层巷道底鼓机理与控制分析 [J]. 能源与 节能,2019 1 12-13,111. [ 15] 石启杭 . 煤矿深部复杂条件巷道支护技术选择 [J]. 煤炭科 技,2018 4 67-69. [ 16] 李志刚 . 回采动压影响巷道底鼓防治 [ J] . 煤矿开采,2012, 17 5 52-54,47.[责任编辑 王兴库] 55 邓金瑞 浅析煤矿巷道底鼓原因及防治技术2018 年增刊 1 ChaoXing 灵东煤矿西采区北翼三面回风巷围岩应力规律研究 刘晋升 华能扎赉诺尔煤业有限责任公司 灵东煤矿,内蒙古 满洲里 021400 [ 摘 要]随着煤矿开采深度及开采强度的增加,长壁开采出现了更多的矿压控制问题。主要 体现在采深的增加和矿压显现的加剧,特别是相邻工作面回采动压对工作面巷道围岩稳定性影响较 大。如何有效控制矿压,减少其对采掘作业的影响将是今后矿压研究的重点方向。基于区段煤柱围岩 应力分布规律及破坏特征的分析,提出了相邻回采工作面掘进巷道施工时间控制及支护原则,为后期 类似施工提供了有力支撑。 [ 关键词]矿压控制; 围岩应力; 破坏特征; 支护原则 [ 中图分类号] TD322[ 文献标识码] B[ 文章编号] 1006- 6225 2018S1- 0056- 05 Studying of Surrounding Rock Stress Principle of Air Return Roadway of Three Working Face of the North Side in Lingdong Coal Mine [ 收稿日期] 2018-08-12[ DOI] 10. 13532/j. cnki. cn11-3677/td. 2018. S1. 017 [ 作者简介] 刘晋升 1985- ,男,山西临汾人,采矿工程师,现任灵东煤矿掘进队技术队长。 [ 引用格式] 刘晋升 . 灵东煤矿西采区北翼三面回风巷围岩应力规律研究 [ J] . 煤矿开采,2018,23 S1 56-60. 矿山压力控制与支护技术及其在煤矿巷道中的 应用效果一直是煤矿技术人员关心的问题。本文将 通过对煤矿所施工巷道压力预控与巷道支护进行探 究,对回采巷道压力预控和支护的选取设计进行全 面剖析。灵东矿北翼三面自开采以来,回风巷底板 底鼓量大、两帮整体偏移量大,开采过程中需对巷 道进行二次翻修,严重影响工作面的安全高效生 产。通过对巷道产生大变形的原因进行分析,提出 控制围岩应力所采取的措施,对后期类似条件采掘 压力控制起到了积极效果,对扎赉诺尔矿区安全高 效开采具有重要的借鉴意义。 1工作面基本概况 灵东煤矿主采 Ⅱ2-1煤层,埋藏深度 330 ~ 350m,煤层厚度平均 16. 32m,为中硬煤层,节理 裂隙发育,煤层自然发火期 36~90d,相对瓦斯涌 出 量 0. 172m3/t, 煤 层 直 接 顶 为 泥 岩, 厚 度 12. 08m,之上为粉砂岩、泥岩,厚度分别为 1. 5m 及 19. 53m。工作面综合柱状见图 1。 北翼三面采用走向长壁综采放顶煤开采,倾向 长度 245m,割煤高度 3. 7m,放煤高度 10. 1m,工 作面回风巷侧与北翼二面运输巷煤柱为 25m。 2围岩支护方式 北翼三面回风巷采用半圆拱形断面,巷道断面 尺寸 4. 5m4. 3m 宽高 ,采用锚网索支护,支 图 1灵东矿北翼三面工作面综合柱状 护方案见图 2。 锚杆规格 左螺旋无纵筋等强螺纹钢,锚杆长 度 2. 1m,部分煤柱帮长 2. 8m,采用 18mm 螺纹 钢。间距 0. 8m,排距 1. 0m。每根锚杆使用 2 支 CK2350 树脂锚固剂,锚固力不得低于 7t。 锚索规格选用 15. 24mm、长 6300mm 钢绞 线,每根配 4 支 CK2350 型树脂药卷,锚固力不得 65 第 23 卷增刊 1 2018 年 12 月 煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol. 23Supp. 1 December2018 ChaoXing 图 2工作面回风巷支护断面 低于 12t。间距 1. 4m,排距 3. 0m。 钢筋网2000mm 1180mm 长宽 ,网片 5mm 圆钢。 钢筋梁采用 12mm 圆钢,长 4500mm,巷 道拱部支护。 3巷道变形现状 1超前回采工作面 400m 区域内,巷道普遍 变形,状态体现为两帮整体偏移、底板剧烈底鼓、 顶板小变形的特征。 2超前工作面 50m 范围内,巷道由之前的 4. 5m4. 3m 宽高 ,变为 2. 9m2. 0m;超前工 作面 50 ~ 400m 范围内 邻工作面采动后掘进 , 巷道变为 2. 9m2. 7m。 3巷道帮部锚杆支护段与巷道顶板锚索支 护段变形极限的差异非常明显。有锚索支护的顶 板,基本无变形,无锚索支护的两帮变形量大。锚 杆支护帮基本全部变形,支护部分侧向位移减小, 巷道宽度由 4. 5m 减小到 2. 9m。 4巷道变形原因分析 1北翼二面与北翼三面间留设煤柱 25m, 北翼二面回采期间北翼三面回风巷正在掘进期间, 北翼三面回风巷在掘进期间受到北翼二面回采动压 影响。由煤柱内应力观测可知,北翼二面工作面开 采后,应力峰值处于煤柱内 14m 位置处,北翼三 面巷道掘进位置处于应力峰值影响区域,巷道掘进 后,实质上起到了泄压巷的作用,巷道开始在支护 强度较弱的帮部及底板发挥泄压作用,巷道帮部及 底板开始发生变形;同时北翼二面工作面采动后, 由于采动后时间较短,侧向顶板活动仍处于不稳定 状态,北翼三面工作面巷道掘进后,侧向上覆顶板 失稳,煤柱内应力集中程度进一步增大,巷道围岩 变形加剧。 2当北翼三面开始回采面临覆岩破坏时, 在前部煤柱中形成新的侧向支撑压力。两个工作面 引起的集中应力叠加在煤柱中,应力集中急剧增 大。巷道开始出现严重变形,表现出连续性,即随 着工作面的推移,巷道始终处于较大的变形状态。 3巷道掘进期间,超前切眼 1000m 区域巷 道压力显现较大,巷帮片帮,巷顶伴随有煤炮声, 巷道临时支护增加。 4巷帮支护强度较低,不能充分满足围岩 控制要求。在回采应力影响下,锚杆支护煤体进入 整体塑性破坏形态,巷道开始呈现迟缓的蠕动变 形,西采区北翼三面回采工作面采动后,上覆顶板 的破坏范围也在增大,煤柱的应力集中急剧增大。 由于巷道支护中锚杆支护的浅部区域不固定,形成 了巷道浅部整体位移。 5围岩控制理论实践 5. 1相邻回采工作面巷道掘进支护时间确定 相邻工作面开采引起的侧向顶板的断裂、旋转 和结构调整必然导致巷道围岩的大面积破坏和强变 形,相邻巷道在施工期间尤为明显。因此选择合理 的巷道掘进支护时间尤为重要,以下针对不同阶段 下 见图 3沿空小煤柱破坏及围岩应力特征进行 了分析,分析对象北翼二面与北翼三面回风巷留设 煤柱 25m,北翼二面走向长度 3200m,倾斜长度 218m; 北翼三面回风巷断面尺寸 4. 5m4. 3m 宽 高 ,采用锚网索支护。 迎采阶段围岩应力集中区主要分布于巷道前方 A 及 巷 道 煤 柱 侧 B,巷 道 前 方 集 中 应 力 达 到 11. 5MPa,应力集中系数高达 1. 4,煤柱集中应力 达到 9. 98MPa,应力系数为 1. 2,因此,在这一阶 段,巷道的变形将非常剧烈,主要表现为剧烈底 鼓、帮部急剧移近。 当巷道掘进进入采空区后方阶段,由于相邻工 作面采动影响,围岩应力集中区域主要分布于巷道 前方 C 及实体煤帮弹性区域 D,而巷道煤柱处于应 力降低区,该应力分布特征有利于保持巷道的稳 定。 采前掘进阶段,虽然相邻工作面回采后集中应 力主要分布于实体煤侧 E 区域,巷道煤柱侧处于 应力降低区,但由于巷道在工作面未开采期间已进 行掘进,因此巷道受到工作面采动的剧烈影响,巷 道煤柱侧经历了由弹性区到塑性区的变化过程 75 刘晋升 灵东煤矿西采区北翼三面回风巷围岩应力规律研究2018 年增刊 1 ChaoXing