夏店煤矿煤层巷道支护技术改造.pdf

总第9 5期 夏店煤矿煤层 巷道 支护技术改造 王 永 红 潞安集团慈林山煤业公司 夏店煤矿， 山西 长治0 4 6 2 0 3 摘要 结合夏店煤矿井下巷道的特点 ， 根据锚杆支护的主动支护机理 ， 成功应用于夏店煤矿的煤层巷道 支护技术改造中。结合巷道矿压监测分析， 显著提高了支护的可靠性。 关键词 巷道支护； 技术改造； 矿压监测 中图分类号 T D 3 5 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 ． 2 7 9 8 2 0 0 7 0 9 0 0 5 1 0 3 山西潞 安 集 团慈 林 山煤 业 有 限公 司夏 店煤 矿位于山西省 襄垣县境 内， 原 矿井为 2 1万 t ／ a的 小 型矿井 ， 经慈林 山煤 业有 限公 司改造 ， 将形 成 6 O万 t 的生产 规模 。该 矿井 埋深 浅 ， 应 力 较小 ， 煤层赋存稳定 ， 适合机械 化开采 。该矿 原有 大巷 和准备巷道均采用料 石碹支 护 ， 回采巷 道采 用木 棚支护 。由于 砌 碹 支 护 劳 动 强 度 大 、 施 工 速 度 慢 ， 严重影响矿井改造周期 。由 于夏店矿 要进 行 技术改造 ， 扩大生产规模 ， 因此 ， 传统 的料石碹 及 木棚 支护 难 以实现 巷道 的快 速掘 进 以及支 护 问 题 。 夏店 矿作为一个地 方煤 矿 ， 还 没有涉 及煤巷 锚杆支护技 术 。锚 杆 支护 设计 是 煤巷 锚 杆 支护 中的一项关 键 技术 。对充 分 发挥 锚杆 支 护 的优 越和保 证巷 道 的安 全具 有 十分 重要 的意 义 。针 对夏店矿 的改扩建 及生产 要求 ， 锚 杆支护是 实现 巷道支护安全 、 快速 、 经济的理想选择 。 l 试验点调查和地质力学评估 夏店矿一 采 区轨道 巷 及胶 带 巷沿 二叠 系 山 西 组 3 煤层 掘进 ， 煤 层走 向为 近南北 倾 向西北 ， 倾角 1 0～1 5 。 。巷 道 布置 ， 见 图 1 。两条 巷 道 在 3 煤层 中均沿 顶板 掘进 ， 煤 层 厚度 稳定 ， 平 均 厚 度 5 ． 6～6 1T I ， 煤 质较坚 硬 ， 结构 简单 ， 节理发 育 。 煤层直接顶为薄层状 泥岩或 泥质砂岩 ， 个 别为炭 质泥岩 ， 老顶 为 细砂 岩或 砂质 泥 岩 ， 底板 多 为砂 质粉砂 岩或 鳞 片状炭 质 泥岩 ， 煤质 牌 号为 贫煤 ， 埋深约为 1 O 0 m。3 煤层平均厚 度为 5 ． 66 m， 倾 角 为1 0 ～ 1 5 。 ，平 均 单 轴 抗 压 强 度 为 1 0 ． 1 MP a 。煤层 直接 顶为 薄层 状 泥岩 或 泥质 砂 岩 ， 个别为炭质泥岩 ， 老顶 为细砂 岩或砂 质泥岩 ， 底板 多为砂 质粉 砂 岩或 为鳞 片 状炭 质 泥 岩。顶 板 岩性 ， 见 图 2 。 一 采区轨道巷 一 图 1 巷道平面布置 岩性 柱状图 ／ 岩 性 描 述 ／ m 』 u f a ⋯ ～ 泥⋯o o 豳 21．1 较 破 碎 ，纵 向 裂 隙 发 育 部 分 段 状 部 分 片 状 蔫 细砂岩O ． 2 5 5 3 ． 1 岩芯完 整 泥岩 O ． 9 4 3 6 -2 极破碎 昱 小 片状 砂质 O ． 7 6 5 1 _ 3 小段状 ， 岩芯6 c m左右 ， 泥岩 开始有一2 7 c m 岩芯 5 7 _3 长段状， 岩芯 1 0 c m左右 ＼ 5 2 ． 9 岩芯完整， 中间有一纵 泥岩隧豳豳 向节理 图 2 顶板岩性 对夏店煤矿进行 了巷道围岩地质力学评估 ，一 采区轨道及胶带巷附近测站顶板强度测试结果 ， 见 图 3。 乏 暖 钻孔深度／ m 图 3 某一测站顶板 强度测试结果 收稿 日期 2 0 0 7 -0 6 - 0 6 作者简介 王永红 1 9 7 5 一 ， 男， 山西长治人， 助理工程师， 从事巷道掘进管理工作。 51 维普资讯 2 0 0 7年9月 王永红 夏店煤矿煤层巷道支护技术改造 第1 6卷第9期 2 支护设计 3 矿压监测及结果 2 ． 1 巷道支护断面设计 考虑到掘进过程中设备尺寸、 通风要求和巷道 围岩变形预留量 ， 设计巷道断面尺寸如下 巷道断面 呈矩形 ， 宽 3 ． 6 m， 高 3 ． 1 m。 2 ． 2 支护方案 确定夏店矿一采区轨道巷及胶带巷采用树脂加 长锚固高强锚杆支护系统。具体支护形式和参数如 下 1 顶板支护。 锚杆形式和规格 杆体为 2 0 左旋无 纵筋螺纹 钢筋 ， 长度 2 ． 4 m， 杆尾螺纹为 M2 2 。 锚固方式 树脂加长锚 固， 采用两支锚 固剂 ， 一 支规格为 K 2 3 3 5 ， 另一支规格为 Z 2 3 6 0 。 钻孔直径为 2 8 m m， 锚固长度为 1 3 0 0 m m。 钢筋托梁规格 采用 D1 4 m m的钢筋焊接而成 ， 宽度 1 0 0 mm， 长度 3 ． 2 m。 托板 采用拱型高强度托盘。 锚杆角度 靠近巷帮的顶板锚杆安设角度为与 垂线成 3 0 。 。 网片规格 采用金属网护顶 。 锚杆布置 锚杆排距 1 ． 0 m， 每排 4根锚杆 ， 间 距 为 1 ． 0 m。 2 巷帮支护。 锚杆形式和规格 杆体为 2 0 左旋无纵筋螺纹 钢筋 ， 长度 1 ． 8 m， 杆尾螺纹为 M2 2 。 锚杆布置 锚杆排距 1 ． 0 m， 每排 3根锚杆 ， 问 距 为 1 ． 1 m。 锚杆角度 靠近顶底板 的两根锚杆与水平线呈 1 0 。 ， 中间一根锚杆垂直煤墙打设 。 网片规格 采用金属网护帮 。 托板 采用拱型高强度托盘配合球形垫和减阻 尼龙垫 圈 。 网片规格 采用金属网护帮。 巷道支护布置 ， 见图 4 。 5 2 图 4 巷道 支护 掘进期间对轨道巷进行了矿压观测， 巷道表面 位移观测结果， 见图 5 ， 顶板下沉量为 3 4 m m， 两帮 移近量为 9 1 mm， 左帮位移量为 4 5 mm； 顶板和两帮 位移在距工作面 3 0 m后基本趋于稳定 。某一测站 测力锚杆随掘进期 间监测结果 ， 见图 6。 E 50 垂 4。 。0 暄2 0 粪1 0 嘏0 5 1 0 1 5 2 O 2 5 3 O 3 5 4 O 4 5 5 O 距迎头距离 ／ f l1 左帮移近右帮移近顶板下沉 图 5 某测力锚杆掘进期 间监测结果 2 O 堇1 5 喜 1 0 囊s O O ． 1 O 0 ． 4 5 0 ． 8 0 1 ． 1 5 1 ．5 O 1 ． 8 5 距孔 口距 离／ f l1 _ ． 卜 _ 一 5 ． 2m ●| _ 一 1 7m 2 5m ≮ 3 0m- * 一 3 8m● 一4 6m 一 51 m ． 一5 5 m 图 6 锚 杆测 力计 掘进期 间监测结果 从监测数据可以看出， 巷道支护状况 良好 ， 巷道 变形量不大 ， 围岩的变形得到有效控制。 4 技术经济效益分析 采用锚杆支护技术后 ， 不仅显著提高了巷道支 护效果 ， 增加了安全程度 ， 而且节约了大量支护和维 修费用， 减轻 了工人劳动强度 ， 改善了井下作业环 境 ， 为矿井高产高效创造了良好条件， 经济效益十分 明显 。 采用高强度锚杆 ， 支护材料费用远低于型钢支 架支护。同等条件下 巷道断面规格及围岩类别 ， 锚杆 支护 材料 费用 一般 可 比型 钢 支架 支护 节 约 2 0 ％ 一 5 0 ％。巷道断面越大 ， 锚杆支护 的优越性越 明显 。 胶带及轨道巷断面为 3 ． 6 m 3 ． 1 m， 采用锚杆 支护 材 料 费 用 为 7 2 4 ． 4 m。若 试 验 巷 道 长 1 0 0 0 m， 锚杆支护的总材料费为 7 2 ． 4 4万元。另外 根据井下统计， 锚杆支护钻头、 钻杆消耗平均为 1 5 m， 辅助运输费用平均为 1 0 m， 1 0 0 0 m巷 道共计 7 4 ． 9 4万元。若采用 U型钢支架支护 棚距 为 7 5 0 m m ， 巷道材料消耗为 2 7 9 2 ． 5 f F ．, ／ m， 而采用 维普资讯 2 0 0 7耳9月 王永红 夏店煤矿煤层巷道支护技术改造 第1 6卷第9期 高强度锚杆锚索支护， 巷道材料费为 7 2 4 ． 4 r _ ／ m， 仅是 U型钢支架支护 的2 6 ％。 5 结论 在试验巷道进行了全面系统 的巷道表面位移 、 顶板离层 、 锚杆受力等测量 ， 获得大量宝贵的数据 ， 在判断初始设计 的合理性 、 修正设计 、 确保巷道的安 全状况等方面起到了重要的作用 。 通过对夏店煤矿煤层巷道进行 技术改造 ， 淘 汰 了传统 的包括砌碹、 木棚支护和型钢支护等被动支 护形式 ， 采用锚杆支护 ， 不仅巷道支护效果 良好 ， 加 快了掘进速度 ， 保证了巷道安全状况 ， 而且节约了大 量支护材料 ， 改善了工人作业环境 ， 减轻了工人劳动 强度 ， 减少了支护材料运输量 。夏店煤矿煤层巷道 支护技术改造 ， 实现 了夏店煤矿支护 的重大改革 ， 对 实现矿井的安全生产和高产高效具有重大意义 。 参考文献 [ 1 ] 康红普， 林健 ．煤巷锚杆支护成套技术在潞安矿区 的应用[ J ]．煤炭学报 ， 2 0 0 1 增刊 ． [ 2 ] 吴拥政． 夏店煤矿煤巷锚杆支护技术研究[ R] ． 北京 天地科 技股 份有 限公 司 ， 2 0 0 4 ． [ 责任编辑 王玉洁] 龆 龆 船姥姥 逝龆业逝 逝 逝 龆 逝逝船 船船 逝 船船 逝妊船 逝 上接 第 5 0页 为 0 ． 1 5 ％， 由于 顶板垮落 ， 风量减 少， 直至最后 出架完毕回风巷瓦斯 为 0 ． 5 ％ ， 风量最 低为 4 0 0 m ／ rai n 。 J ① 一l 部绞车处； J ② 2 部绞车处；支一支架 新 鲜风流 ； 一污 风流 ； 一 风门 口一密闭墙 图 2 改变风流方 向后 的通风系统 2 主要结论和意义 2 ． 1 基本 结 论 利用原有的通风 系统在 回撤支架时 ， 由于随着 支架的回撤 ， 顶板 的垮落 ， 工作面通风阻力增 加， 对 工作面风量造成一定 的影 响， 最多能使工作面风量 降低一半 ， 由原来 的 8 0 0 i n ／ rai n降至 4 0 0 i n ／ rai n ， 使工作面风量不足 ， 加之支架回撤时 ， 瓦斯涌出量较 大。同时 ， 新鲜风流经过采空区而进入工作面 ， 使得 工作面及回风巷瓦斯浓度超限。 利用局部通风机稀 释局部瓦斯 ， 在该 面中利用 2 8 k W、 5 ． 5 k W 两台风机 ， 在调节风窗处将必须分配 6 0 0 i n ／ ra i n的风量 2 8 k W 吸入 量 为3 5 0 i n ／ ra i n ， 5 ． 5 k W 风机吸入量为 2 5 0 i n ／ ra i n ， 意味着该 面所 配风量达 1 0 0 0 i n ／ ra i n以上 ， 势必影响到其它地点 的用风 ， 同时局部通风机如只能稀 释局部地点 的瓦 斯 ， 而不能够使工作 面及 回风巷瓦斯降下来。在局 部通风机工作时 ， 会给工作面的全风压通风增加一定 的阻力 ， 对工作 面全风压通风造成一定 的影响 。容 易造成工作面风量不足 ， 瓦斯超限 ， 若不用局部通风 机 ， 可造成局部瓦斯积聚 ， 如在第一阶段 中， 在 1 、 2 绞车硐室及工作 面局部地点瓦斯超 限， 对安全撤架 极为不利。 利用改变局部 工作 面 风流方 向的办法来处 理 回撤支架时的瓦斯问题 ， 是一个 比较理想的办法。 只改变工作面风流方 向， 对整个盘区及全矿通风系 统没有任何影 响。局部通风系统改变以后 ， 风量 没 有增加 ， 同时在回撤支架 中， 由于顶板垮落致 使工作 面风量减少后 ， 对其它地点用风没有影响。同时风 量亦能满足该面要求。通风 系统改变后， 使得运送 支架通道、 绞车硐室 、 工作面均处在新鲜风流 中， 瓦 斯浓度保持在 0 ． 1 ％下 ， 没有瓦斯超限 的可能。免 去了利用局部通风机稀释局部瓦斯时 ， 风机 、 风筒给 回撤支架工作的不便 。 2 ． 2注意事项 1 利用改变通风系统处理回撤支架瓦斯问题 时， 增设 、 拆除了几道密闭墙及风 门， 在施工过程中 ， 应编排好拆除顺序 ， 以免拆 除顺序不 当给盘 区通风 系统造成影响。 2 联络巷 出支架 风 门应满足支架出入的 需要 ， 且要制作两组 以上 ， 以保证风流稳定 。 3 对于工作 面回风巷 图 2 口应 加打棚栏 、 设警标 ， 以免人员进入 ， 因为这些区域瓦斯浓度可能 偏高。 4 对于工作面回风巷 图 2 与总 回风巷混合 风流处应加设瓦斯探头 ， 以免超限 ， 若超限应在 回架 速度或风量上加 以控制。 [ 责任编辑 李巧英】 5 3 维普资讯