厚煤层巷道高效掘进支护工艺技术研究与应用.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research132 工艺与设备 2020 ・ 15 厚煤层巷道高效掘进支护工艺技术研究与应用 *郭宇 大同煤矿集团公司燕子山矿山西037037 摘耍随着我国中东部煤炭资源的大量开采，大部分矿井都已延伸开采下组煤煤层，因而随着开采深度的不断加深，巷道拡进量也在逐 日增加.同时，随着开釆条件的复杂性增大，巷道的掘进支护难度也随之加大，如何做好巷道掘进工程中的支护，一直是釆矿工程领域的 一大研究重点.为了能够安全高效餉进行掘进工作，就必须从矿井实际地质条件出发，合理确定掘进参数以及支护参数.本文主要针对厚 煤层煤巷掘进支护工艺技术及其应用进行分析研究” 关键词厚煤层；高效掘进；巷道支护 中EB分类号T 文献标识码A Research and Application of High Efficiency Driving and Supporting Technology in Thick Coal Seam Roadway Guo Yu Ya n zish a n Min e, Da t o n g Co a l Min e Gr o up, Sh a n xi, 037037 Abstracts With the large-scale mining of coal resources in the middle and east of China, most of the mines have extended the mining of the lower coal seam, so with the deepening of mining depth, the amount of tunnel excavation is also increasing day by day. At the same time, with the increasing complexity of mining conditions, the difficulty of roadway excavation and support is also increasing. How to do well in the support of roadway excavation engineering has been a major research focus in the field of mining engineering. In order to carry out the tunneling work safely and efficiently, it is necessary to determine the tunneling parameters and support parameters reasonably from the actual geological conditions of the mine. This paper mainly analyzes and studies the technology and application of driving and supporting in thick coal seam. Key words； ； thick coal seam\ efficient drivings roadway support 仁工程概况 ⑴工作面概况 3层302盘区5212巷掘进时，工作面煤层结构复杂，有 2至5层0. 07-0. 61m的夹石，煤层平均厚度为4.13-6.59 / 5.36m,属厚煤层；煤厚变异系数为16. 9,系稳定煤层；煤 层大致走向东西，倾向东，倾角平均为1 -3 o 5212工作 面煤层顶底板情况如下表1所示 表1工作面顶底板覆岩岩性表 顶、底板名称岩石名称厚度m岩性特征 顶板 老顶 高岭岩、粗、中、 粉细砂岩、砾岩 28. 57 浅灰色，成份以石 英为主，胶结致密 直接顶 泥岩、细砂岩、高 岭岩以及C2层煤 6.45 灰白色，以石英为 主，含水性较强。 伪顶题泥岩0. 8 黑色，性脆易碎， 随煤层开采而跨落 底板直接底 高岭岩、炭泥岩以 及砂质泥岩 6. 85 灰色性脆，含植物 根部化石 2工作面地质构造概况 地质构造简单，大致倾向为东北倾斜的单斜构造。4层 与3层层间距约25米，依据上覆4层8212、8214工作面采掘 情况分析，5212巷预计无大断层、陷落柱的存在，且岩浆侵 入的可能性甚小，依据8214工作面掘进情况分析，5212巷于 131m处可能揭露落差0. 8m正断层，对巷道掘进工作面影响较 小。 表2工作面揭露构造表 构造 名称 性质 产状参数 位置 对掘进鬱 响程度 倾向走向倾角落差 断层正断层30120900. 8米巷道131米处影响较小 ⑶工作面水文地质概况 本5212工作面掘进巷道区域水文地质类型为中等类型， 预计回采过程中最大涌水量为100m3/d ,正常涌水量30m3/d 巷道上覆K3砂岩含水层，距巷道顶板约10m,富水性弱且补 给条件差，总体对掘进影响较小。寒武灰岩承压含水层是本 工作面下伏的主要含水层，依据8212工作面临近的水文孔揭 示工作面区域内岩溶发育不均一，富水性弱-中等；灰岩 顶板标高805-850m,寒灰水水位标高1100-1140m,工作面煤 层底板标高913-940m, 8212工作面突水系数由巷口向内逐渐 变大，范围0. 03MPa /m-0. 04MPa /m,属安全区域。5212巷掘 进到1048m处时，可能会揭露Y1004钻孔。掘进到距该孔前 60m范围，应提前编制安全措施，并准备好封堵材料，再掘 进，防止由于钻孔封孔不良，上覆采空区积水、有害气体通 过钻孔涌入工作面。 2.工作面5204掘进巷道工艺及支护设计 1工作面5204巷 道掘进断 面布置 5204巷设计为小煤柱巷道6m,从4层302盘区轨道 巷开口，先由放炮掘进系统巷，当工作面的掘进条件具备 后，巷道掘进采用一次成巷技术，同时，工作面采用钢带压 网锚杆锚索联合支护方式。具体掘进断面过程如下5204 巷从回风绕道向前掘进30m后，自右帮工作面侧与原5204巷 当代化工研究 [qq Modern Chemical Research2020 15 工艺与设备 角度为45掘进5204-1斜巷，搬角3m。掘至距2202巷道38m 位置后，调整巷道方位角，沿原5204巷方向沿底掘进。掘至 与8202工作面过交锋位置335m后，待巷道受压情况稳定并接 到技术科通知后，在巷道左帮煤柱侧与原5204巷角度135。 掘进5204-2斜巷。掘进至距2202巷道煤柱6m位置后调整巷道 方位角，按原5204巷设计掘进方向沿底掘进。待与8204切巷 贯通并完成8204切巷掘进施工后，队组撤退至5204-1巷口， 保证与2202巷为6m煤柱的情况下，按原5204巷设计掘进方向 沿底掘完剩余5204巷约H5m至970m及5204巷相关设计嗣 室。 2 工作面5212矿压观测 ① 矿压观测主要内容 A. 巷道围岩支护情况。主要监测锚杆索应力和锚固 力等。 B. 巷道顶板离层量监测。 C. 特殊地段监测。在开挖过程中巷道围岩片帮，煤质较 软、构造地段等。 ② 观察方法及要求 顶板锚固力监测方法及要求本次抽样调查的抽检率 3,每300根顶、帮锚杆各抽样一组共9根进行检查， 不足300根时，按300根进行；设计或材料变更，应另取1 组。020X2400锚杆锚固力不小于125kN,锚索锚固力不小 于320kNo ③ 顶板离层监测 5212巷是采用锚顶板离层仪对顶板离层量进行监测。 监测点2个点深、浅基点各一个； 量程浅基点300mm；深基点300mm；精度l min； 监测范围浅基点2.4m；深基点7.0m；可根据现场实际 确定监测范围。 3 矿压观测分析方法 3层302盘区5212巷使用GUD-240围岩传感器进行顶板 离层监测，在巷道顶板正中，从巷道开口设置第一点，以后 每隔50m设置一个顶板离层监测仪，并用记录板显示。在巷 道交叉点、过煤柱、特殊地质等区域如断层、岩溶陷落 柱等或巷道断面变化点，根据实际情况适当增设离层仪数 量，并有记录牌板显示，同时做好监测数据的记录和分析工 作。 ⑷ 工作面5212巷道支护设计 根据邻近巷道的矿压观察数据及支护经验，确定3层 302盘区5212巷采用矩形断面，5212巷中煤柱掘进段支护形 式为锚杆锚索 “W”钢带JW钢带钢护板护帮锚索金属 网联合支护。 根据3层钻孔的柱状资料分析，3层顶板直接顶为泥 岩、细砂岩、高岭岩以及C2层煤，厚度6. 45m, 5212巷釆用 矩形断面，中煤柱段支护形式为锚杆锚索 “W”钢带JW 钢带钢护板护帮锚索金属网联合支护；考虑到5212巷中 煤柱掘进，增强支护强度，采用顶锚杆四排 20 X 2400mm 锚杆，排间距900mmX900mm,顶锚索支护四排，中间两排 17.8 X 7000mm锚索，两边两排 17. 8X4800mm锚索，排间 距900mmX2700mm；护帮锚杆选用20X2. 4m的左旋无纵 筋螺纹锚杆，布置三排，第一排距顶600mm,第二排、第三 排排距1000mm,护帮锚杆间距900mm；角锚杆20X2. 4m两 帮与顶板夹角上仰60布置2根角锚杆，间距900mm。角锚索 17. 8X 3200mm两帮与顶板夹角上仰60布置2根角锚索， 间距2700mm。护帮锚索在护帮中间布置一排，间距900mm, 选用 17.8X 3200mm锚索。锚杆、锚索的锚固力、预紧扭矩 预紧力取值符合下列要求 表3锚杆锚固力、预紧力矩取值参数表 钢材型号直径mm 屈服强度 MPa 屈服力kN预紧力kN 预紧力矩 N - m MG335 183358545150 2033510555200 2233512765280 MG400 1840010250180 2040012565250 2240015275330 MG500 1850012765220 20500157SO300 2250019095400 ⑸ 工作面5212巷道支护方式 ① 临时支护，顶板临时支护方式采用型号为ZLJ-10型机 载临时支护装置。 ② 永久支护方式，在顶板完整的情况下，割完一个循环 后，在临时支护的掩护下执行敲帮问顶，由外向里、由中间 向两边进行永久支护；5212巷顶板采用钢带压网、锚杆固定 和锚索联合支护形式；护帮支护由上向下采用短钢带压网、 锚杆固定支护形式。 3.结束语 总之，巷道掘进支护作为保证矿井安全生产的重要因 素，为确保矿井的安全生产，提高掘进效率，就必须对巷道 掘进与支护工作加大关注力度。同时，我们应该结合在掘进 过程中地质条件的变化灵活更改掘进支护参数，做好临时与 永久支护形式的巷道支护。与此同时，我们应对操作人员进 行专门知识培训与实操，规范工作人员的操作行为，提高支 护的效果与质量。 【参考文献】 [1] 赵利兵.机载式临时支护装置在综掘工作面餉实践[J].西 部探矿工程,2019, 31 04 160-162. [2] 曹俊辉.浅析柳湾煤矿西翼回风巷过采空区支护方法及安 全措施[J].当代化工研究, 2019 0380-81. [3] 张燕飞.3706综采面过空巷支护设计研究分析[J].山东煤 炭科技, 2019 02 6-811. [4] 贾运红.采掘工作面联合机组协同控制系统研究[J].煤炭 工程, 2016, 48 0422-24. [5] 呼守信.高效快速掘进系统的协同控制[J].工矿自动化， 2017, 430486-8 【作者简介】 郭宇 1992-,男，山西省大同市人，助理工程师，大同煤 矿集团公司燕子山矿；研究方向采掘支护设计.