窄煤柱巷道的矿压显现与支护实践.doc

56文建东 窄煤柱巷道的矿压显现与支护实践 2009 年 技术经验与应用 窄煤柱巷道的矿压显现与支护实践 文建东 1.靖煤集团公司魏家地矿,甘肃白银 730913;2.西安科技大学能源学院,陕西西安 710054 摘 要靖远煤业有限责任公司大水头煤矿中106综放工作面回风顺槽,采用留窄煤柱的沿空掘巷 技术取得成功。通过对该巷道掘进和回采期间的矿压观测和巷道二次支护的实践,总结出了巷道变形的规律,分析了巷道变形机理,介绍了二次支护的成功经验,为类似条件下推广应用留窄煤柱的沿空掘巷技术提供了借鉴。 关键词窄煤柱;巷道;矿压;支护中图分类号TD353 文献标识码B 文章编号1671--02 m,掘进高度3.1m,掘进断面积 2 ;净宽度3.6m,净高度3.0m,净断面10. 2 80m。采用锚网喷浆联合支护,巷道顶帮部全部采用182800mm的钢筋锚杆,每根锚杆使用12节水泥药卷锚固,终期锚固力为80kN,锚杆间距600mm,排距700mm,全断面挂菱形金属网,联网每100mm一扣。为加强支护,每5网3.5m施工一根7m长锚索15.24mm高强度低松驰钢绞线加固,锚索施工在距左右帮1.2m处,呈“之”字形布置,锚索孔用28mm钻头施工,每孔至少注5节Z2335型树脂锚固剂进行锚固,并用长500mm的废旧工字钢加工后作为托板,且锚索的初期锚固力达到10t以上。帮顶锚杆均为五花布置。水泥药卷规格为32230mm;木托板规格为500mm250mm50mm;铁托板规格为100mm100mm6mm;金属网为40mm40mm的菱形金属网。巷道喷层厚度50mm,水泥∶砂子1∶2.5,水灰比1∶0.5。1.2 巷道掘进期间巷道变形规律 掘进期间,在巷道内布置观测点,观测巷道顶板下沉量及两帮移进量。测点布置示意图如图1所示。A、B为巷道两帮移近量测点,并通过计算三角形的边角关系,在测出AB、OA、OB长度的情况下计算出OC值,确定顶板下沉量。巷道变形规律如图2和图3所示,观测期间顶板的下沉量为33mm,两帮移近量为120mm。巷道开挖后,顶板下沉量及下沉速度远小于两帮移近量和移近速度。巷道变形集中在开挖后的前15d,约30d以后的顶板下沉量趋于 0 引言 均为0.45,106工作面位于1180水平,,工作面标高1233～1250m,地面标高1580～1600m,西部为已开采的中103工作面;南部以5m窄小煤柱与中104工作面采空区相邻;北部为未开采的煤厚变薄区及煤层可采边界线;东部为东一采区的未开采地区。中106工作面回风顺槽走向沿煤层底板布置。中106综放工作面设计走向长714m,煤层结构简单,平均厚度6m,平均倾角3。煤层伪顶为炭质泥岩,易碎,平均厚度0.5m;直接顶板为铝土泥岩,平均厚度2.5m;老顶为砂质泥岩,平均厚度12.3m;直接底为粉砂岩,平均厚度0.38m;老底为石英砂岩,坚硬,平均厚度6.64m。工作面相对瓦 3 斯涌出量为22.7m/t,属高瓦斯矿井。煤尘具有爆炸性,爆炸指数为34.52,煤的自然发火期为3～6个月,最短为21d。 1 巷道断面支护及掘进期间变形规律 1.1 巷道断面及支护 中106工作面回风顺槽断面形状为圆角矩形, 收稿日期2008-12-28 作者简介文建东1973-,男,甘肃渭源人,西安科技大学在读工程硕士生,工程师,靖煤集团公司魏家地矿副矿长。 第4期 文建东 窄煤柱巷道的矿压显现与支护实践57 稳定,但两帮移近量在约60d之后才趋于稳定。在巷道掘进期间,巷道支护状况较好 。弱,容易导致顶板剥落而使锚杆托板失去支撑作用,发生垮帮、抽冒 。 巷道的变形和破坏形态主要有顶板下沉,底臌和两帮突出。巷道的最终变形形态表现为四周收缩,窄小煤柱一侧变形更加明显。巷道变形的主要原因是窄小煤柱强度弱,围岩松软,巷道整体稳定性较差,在工作面前方支承压力和侧帮采空区顶板下沉移动的影响下,巷道围岩整体变形较大,支护材料的强度不足。锚杆支护破坏形式表现为铁托板被拉穿孔占97、锚杆在丝扣处被拉断占1或螺帽滑脱占2,而巷道出现坠包的地方,99的木托板出现被压折,进而出现金属网被扯破。 回采期间巷道锚杆杆体受力情况在回风顺槽安设数台锚杆测力计。每隔50m一组,每组三个,分别布置在巷道两帮和顶部。第一组初设时距工作面开切眼煤帮40m,第二组距工作面煤帮90m,第三组距工作面煤帮140m。实测出随工作面推进锚杆受力变化曲线如图6所示,其变化值在45～80kN之间。当测点离工作面25m左右时,煤柱侧的 2 回采期间巷道变形规律及二次支护 2.1 回采期间的巷道变形规律 回采期间巷道变形量和变形速度在工作面回采160m过程中,巷道顶板下沉量远大于两帮移近量,但在工作面回采超过160m以后,巷道两帮的变形量、变形速率逐渐加大,超过了顶板下沉量和移近速率。如图4和图5所示,实测期间,巷道顶底板移近量达到了450mm,两帮移近量达到了550mm,平均顶底板移近速率6.7mm/d,平均两帮移近速率2.0mm/d。整个回采期间,顶板下沉量最大可达到1400mm,两帮移近量最大达到1250mm。由于顶部坠包后,顶网被扯破,局部地点出现了抽冒和垮帮现象,最大抽冒高度和垮帮深度达到1200mm,而且破顶掘进的地段巷道变形量大于在煤层中掘进的地段,也容易出现垮帮、抽冒现象。原因是106工作面煤层顶板为泥岩,容易风化潮解,岩石的强度较 锚杆受力出现突然增大,而顶部锚杆的受力突然下 降,这是由于106工作面超前支撑压力的影响,煤柱压酥卸压,使该处顶部松弛所致。随后煤柱侧的锚杆受力出现稳定,而在测点距工作面10m左右时,顶部和工作面侧的锚杆受力明显下降,这说明该处的煤体在逐渐破碎,最终导致锚杆失去承载能力。实测表明,设计的锚杆锚固力可以满足支护的需要。 下转第82页 82陕 西 煤 炭 2009 年 类代码为面心点用拓扑有效性ValidateTopology 检查工具检验图斑的地类代码是否完整,再把使用权宗地的权属界线图作为参考,用编号程序自动编号,然后进行一系列连接关联,再用数据库查询语言把编号分解为地块号和地籍号,根据新旧地类对照表设置Type旧地类字段,最后对成果进行面积检核,检核每一宗地的使用权面积该宗地内所有地块面积之和。 索引图建立建立索引图是实现图形管理无缝连接、按空间位置快速调图等以及数据库属性定位图形元素等功能必需的。建立索引图有3种方法①系统平台提供的手工方法,在项目设置SET2UP的地图登记RegisterMap功能逐一登记每幅图的边界多边形,边界多边形可用工具CreateMapShape自动生成较粗糙,也可自己精确绘制;②使用编程的方法,根据MAPS表和CATEGORY索引图的关系,的记录K,并同时更新UGMAP表;③工具,先按Cate2gory标中的索引图文件名和对应的图层做好图幅边 界多边形的结合图,并以其对应的图形文件名作为 面心点,用Insert功能把图形文件名插入MAPS表,再把面心点的属性连接关联给边界多边形,最后更新UGMAP表。 空间数据图形与数据库关系无缝连接等图形、图像管理功能通过索引图和MAPS表等实现,Geo2graphics数据库表及图形间的关系图略。 3 结语 本建库工艺流程经过南京市土地利用更新调查中的实际应用,证明该工艺实用高效,切实可行,特别是自动编号程序的使用,不仅能按编号规则自动编制地块号,,。操作简单易于掌,利用其索引。 [1] 郑明祝,等.MicroStaionPC丛书[M].北京海 洋出版社,1993. [2] 竺幼定,张怀莉译.MicroStationJ工程设计基础 教程[M].北京科学出版社,2002. 上接第57页 30m之外提前进行;③局部临时打设木点柱,控制 顶部某一点的下沉;④对超前支护范围内两帮及顶部变形严重地段,进行返修,补打18mm2200mm～2800mm钢筋锚杆,并挂网。超前支护范围内,由于有钢棚支护,在一定程度上能防止大范围抽顶。 3 结论及建议 图6 随工作面推进锚杆受力变化曲线 1大水头煤矿采用留5m窄煤柱的沿空掘巷 2.2 二次支护 为确保中106回风顺槽通风、行人需要,在回采期间对巷道采用了二次支护方法①增加11工字钢梯形棚加强支护,超前支护范围内在工字钢梁下加单体液压支柱支护。但未能有效控制帮臌、顶板下沉、底臌。通过起底、挑顶,才能保证巷道正常使用;②在巷道顶部原锚索中间补打7m长锚索钢 带8mm120mm2500mm钢板加强支护,托梁使用500～700mm工字钢,锚索呈“之”形布置,能较好地控制顶板下沉。这种维修要在距工作面 在技术上是可行的。 2现有的锚网锚索喷浆支护技术,基本能满足留窄煤柱沿空掘巷支护的需要,但需要增强铁托板的厚度和金属网强度。 3加强锚杆的预紧力,充分发挥锚杆的及时支护作用。 4锚索能有效改变巷道的支护状况,锚索支护应和锚杆支护相匹配,实现联合支护。 5留窄煤柱的沿空巷道变形较大,加快工作面推进度,是避免巷道大量变形的主要手段。