动压巷道底鼓控制技术.pdf
收稿日期２０１９ ０８ ２１ 作者简介冯 源１９８５ － ꎬ男ꎬ山西长子人ꎬ助理工程师ꎬ从事瓦斯抽采工作ꎮ ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００５ －２７９８. ２０２０. ０７. ０１５ 动压巷道底鼓控制技术 冯 源 潞安集团慈林山煤业有限公司 李村煤矿ꎬ山西 长治 ０４６６００ 摘 要以潞安集团某矿 Ｓ２１０６ 瓦排巷为研究对象ꎬ通过分析 Ｓ２１０６ 瓦排巷围岩变形特征ꎬ得出巷道变形严 重的位置在底鼓ꎬ提出了水力膨胀锚杆控制巷道底鼓的措施ꎬ经现场试验并对瓦排巷水力膨胀锚杆支护效 果进行分析ꎮ 结果表明水力膨胀锚杆可以有效控制巷道底鼓ꎮ 关键词动压巷道ꎻ底鼓ꎻ水力膨胀锚杆 中图分类号ＴＤ３２７. ３ 文献标识码Ｂ 文章编号１００５ ２７９８２０２００７ ００４２ ０２ １ 工程概况 某矿 Ｓ２１０６ 工作面开采 ３ 号煤层ꎬ３ 号煤煤质 松软ꎬ厚度较稳定ꎬ平均煤厚 ５. ３５ ｍꎮ 煤层有夹矸ꎬ 岩性为泥岩ꎬ厚度为 ０. ２５ ｍꎬ在巷道掘进方向上ꎬ ３ 号煤层倾角为 ０ ８. ３ꎬ平均倾角为 ２. ５ꎮ Ｓ２１０５ 工作面和 Ｓ２１０６ 工作面相邻ꎬＳ２１０５ 工作 面已回采完毕ꎬＳ２１０５ 工作面瓦排巷保留下来作为 Ｓ２１０６ 瓦排巷ꎬ瓦排巷断面为矩形ꎬ高 ３. ２ ｍꎬ宽 ４. ８ ｍꎬ断面积 １５. ３６ ｍ２ꎬ沿 ３ 号煤层底板掘进ꎬ总 体趋势为一背斜构造ꎬ北翼坡度较缓ꎬ为 ０. ４左右ꎻ 南翼坡度较大ꎬ为 ３. ２ ８. ３ꎮ 背斜南翼长 ４１５ ｍꎬ 北翼长 ５７９ ｍꎬ巷道最高点位于背斜轴部ꎮ 工作面 布置见图 １ꎮ 图 １ 工作面布置 ２ Ｓ２１０６ 瓦排巷围岩变形特征 在 Ｓ２１０６ 瓦排巷共布置 ８ 个测站见图 ２ꎬ对 Ｓ２１０５ 工作面回采后尚未掘进 Ｓ２１０６ 回风巷时 Ｓ２１０６ 瓦排巷围岩变形特征进行了观测ꎬ观测结果 如图 ３ 所示ꎮ 从图 ３ 可知ꎬ底鼓现象严重ꎬ呈不规则 状态分布ꎮ 围岩变形主要体现在底鼓变形和两帮变 形ꎬ顶板下沉量较小ꎬ平均为 １９. ５ ｍｍꎬ而底鼓量平 均 ７２７. ５ ｍｍꎬ两帮移近量平均为 ４７６. ３ ｍｍꎬ靠近 Ｓ２１０６ 工作面侧瓦排巷底鼓严重ꎬ呈台阶状ꎬ底鼓量 达到 １ ３００ ｍｍꎬ两帮移近量为 ８４０ ｍｍꎬ其主要原因 为瓦排巷经历工作面动压影响浅部围岩极为破碎ꎬ 加之顶板临水影响ꎮ 两帮移近量变形曲线与底鼓量 变形曲线相似ꎬ呈同步变形ꎬ其主要原因是 Ｓ２１０６ 瓦 排巷是沿底板掘进ꎬ底板为泥岩ꎬ加之巷道淋水ꎬ进 一步弱化泥岩强度ꎬ底板鼓起使得两帮失去底部约 束ꎬ导致两帮煤体压入底板ꎬ造成两者同步变形ꎮ 图 ２ 测站布置 图 ３ Ｓ２１０６ 瓦排巷各测站围岩位移量 ３ 水力膨胀锚杆控制底鼓原理 水力膨胀锚杆是由外径大于钻孔孔径的无缝钢 管加工制作成的双层凹形管状杆体ꎮ 其工作原理是 锚杆放入钻孔后ꎬ注高压水使其膨胀ꎬ杆体发生永久 变形ꎬ紧紧地贴在孔壁上ꎬ锚杆与围岩相互挤压ꎬ增 ２４ 实实用用技技术术 总第 ２５１ 期 大围岩应力ꎬ还会产生极大的摩擦力[１ －３]ꎬ此外ꎬ在 注水膨胀时ꎬ轴向会有一定的收缩变形ꎬ使锚杆的托 盘紧紧地压在围岩表面ꎬ对围岩施加预紧力ꎬ实现加 固围岩、控制底鼓的目的[４ －７]ꎮ 原理如图 ４ 所示ꎮ 图 ４ 水力膨胀锚杆原理 ４ 工业性试验 ４. １ 底鼓锚杆支护参数 采用底板锚杆控制底鼓ꎬ底板支护示意见图 ５ꎮ 具体支护参数为底板锚杆选用 ＥＲ１２０ 水力膨胀锚 杆ꎬ锚杆长度 ２ ４００ ｍｍꎬ锚杆间排距为 ９００ ｍｍ ８００ ｍｍꎬ铺设金属网和 Ｄ１４ ｍｍ、Ｌ４ ６００ ｍｍ 圆钢焊 制的钢筋梯子梁ꎮ Ｓ２１０５ 回采期间ꎬ在瓦排巷内靠 近３５ ｍ 煤柱侧ꎬ间隔着打有木支垛ꎬ因此ꎬ施工底板 锚杆时ꎬ 在 打 有 木 支 垛 的 地 方ꎬ 梯 子 梁 加 工 为 Ｌ１ ８５０ ｍｍꎮ 锚杆与垂直方向夹角依次为４５、２５、１５ꎮ 图 ５ 瓦排巷底板锚杆支护ｍｍ ４. ２ 矿压观测分析 通过对 Ｓ２１０６ 回风巷掘进期间和 Ｓ２１０６ 工作面 回采期间水力膨胀全长锚固锚杆支护的 Ｓ２１０６ 瓦排 巷道底鼓量进行观测ꎮ 结果如图 ６ 和图 ７ 所示ꎮ 图 ６ Ｓ２１０６ 回风巷掘进期间瓦排巷底鼓量曲线 从图６ 可知ꎬ水力膨胀锚杆支护底板ꎬ１８ ｄ 后底 板变形基本稳定ꎬ底鼓量为 ４８ ｍｍꎬ水力膨胀锚杆支 护瓦排巷破碎底板后ꎬ底板围岩快速稳定ꎮ 图 ７ Ｓ２１０６ 回采期间瓦排巷底鼓量曲线 由图 ７ 可知 １ 水力膨胀锚杆支护瓦排巷ꎬ在工作面前方 ５０ ｍ 处ꎬ经历采动影响后水胀锚杆支护底鼓量约为 １０２ ｍｍꎻ工作面后方 ５５ ｍ 处ꎬ受侧向高支承应力影 响ꎬ水胀锚杆支护段瓦排巷底鼓量约为 ６２０ ｍｍꎮ ２ 工作面回采超前影响距离约为 ６０ ｍꎬ表现 为工作面前方６０ ｍ 到工作面后方２５ ｍ 范围内底鼓 呈线性增加趋势ꎬ而工作面后方２５ ｍ 至工作面后方 ７０ ｍ 处底鼓量急剧增加ꎮ ５ 结 语 １ 分析了 Ｓ２１０６ 瓦排巷围岩变形特征底鼓 严重ꎬ并呈不规则分布ꎬ与巷道两帮同步变形ꎬ顶板 下沉量最小ꎮ ２ 针对 Ｓ２１０６ 瓦排巷底板围岩松动破坏严 重ꎬ提出采用摩擦式水力膨胀全长锚固锚杆加固松 动底板的控制技术ꎮ ３ 通过试验和矿压观测可知ꎬ工作面回采超 前影响距离约为 ６０ ｍꎬ水力膨胀全长锚固锚杆能够 有效控制底鼓ꎮ 下转第 ４５ 页 ３４ ２０２０ 年 ７ 月 冯 源动压巷道底鼓控制技术 第 ２９ 卷第 ７ 期 ２ 将混凝土输送泵放在可承重的近乎水平 地面上ꎮ 当地面坡度大于 ３时ꎬ应采取措施锁定泵 体ꎮ 当地面坡度大于 ５时ꎬ必须调整泵体至接近水 平ꎬ或使泵体出料端高于上料端ꎬ否则出料时有倾覆 危险ꎮ ３ 将混凝土输送泵前段简易胶带铺至水仓 清煤泥处ꎬ固定好胶带尾部ꎬ防止机尾来回摇摆ꎬ且 方便人员上料ꎮ ４ 将混凝土输送泵出料口与 ９ 号横川至西 胶巷排水管沟通ꎬ排水管出料口设置在西胶胶带上 方ꎬ保证能够直接排至胶带[１ －２]ꎮ ３ 施工操作要求 １ 未经允许不得拆卸本机ꎬ尤其是本机的主 要部件ꎬ如各阀组、主油泵、主油缸、摆阀油缸、Ｓ 阀 总成、搅拌机构等ꎮ ２ 操作者在启动电机前ꎬ应仔细检查动力装 置与工作装置的连接胶管ꎬ并确保连接完好ꎮ ３ 操作者在每次工作之前ꎬ都应仔细检查混 凝土输送泵及输送管道ꎬ确认无故障后方可开机ꎮ 否则ꎬ必须先排除故障ꎮ ４ 每次施工作业完毕ꎬ必须及时清除料斗、 输送缸、Ｓ 管阀内残留的煤泥ꎬ并检查运动部件的螺 栓是否松动ꎮ ５ 严禁液压系统在渗漏状态下工作ꎬ出现的 泄漏物应及时清理干净ꎮ ６ 泵送管路部分不能同时安装两段软管ꎬ而 且软管只能放在泵送管路末端ꎬ泵送时人不能扶持 软管ꎮ ７ 必须在运行期间检查轴承箱是否过热和 噪声增大ꎮ ８ 不得在没有物料的情况下运行设备ꎬ在启 动和停止过程中ꎬ设备必须在加水的情况下运行ꎮ ９ 施工作业时ꎬ现场要加强排水ꎬ严禁跨越 输送泵胶带ꎬ在胶带两侧留有安全距离进行清理煤 泥ꎬ严格执行好停送电制度和手指口述ꎬ只有在西胶 ３ 部胶带机正常运行并且在煤量适中的情况下ꎬ方 可允许将煤泥往胶带上卸载ꎮ 操作输送泵司机要携 带便携式瓦检仪检查瓦斯浓度ꎬ若发现瓦斯浓度超 出 １％时ꎬ必须停止作业ꎬ撤出所有施工人员ꎮ １０ 设备运行范围内不得放置其它无关的设 备工具ꎮ 现场每班派专人加强巡检设备电缆、管路 及出煤泥管路出口处ꎬ发现电缆受力、被压及管路吊 挂不牢、煤泥口被堵等异常现象时ꎬ要及时通知司机 停运ꎬ进行停机处理[３ －４]ꎮ ４ 结 语 赵庄煤业使用混凝土输送泵清挖西翼北辅运巷 ９ 号水仓过程中ꎬ工期由原 ２０ ｄ 缩短至 ９ ｄꎬ工效由 ０. ５６ ｍ３/ 工提高至 １. ２３ ｍ３/ 工ꎬ工效提高 １１９. ６％ꎬ 每个水仓约节约人工成本 ３. ９６ 万ꎮ 混凝土输送泵 清挖水仓降低了工人劳动强度ꎬ改善了工人劳动作 业环境ꎬ安全系数大大提升ꎮ 参考文献 [１] 杨友生. 混凝土输送泵长距离泵送技术的应用[Ｊ]. 隧 道建设ꎬ２００６１８８ －９０. [２] 杨根地ꎬ窦衍来ꎬ逯雨斌. 泵送技术在井下矸石混凝土 长距离输送中的应用[Ｊ]. 山东煤炭科技ꎬ２００９２２ －３. [３] 靳永刚ꎬ吴远青ꎬ魏红军ꎬ等. 煤矿井下水仓的清挖处 理方法探析[Ｊ]. 中州煤炭ꎬ２０１０３. ３８ －３９. [４] 郭文龙. 煤矿水仓煤泥清挖系统在煤矿的应用[Ｊ]. 科 技信息ꎬ２０１３１９４２７. [责任编辑常丽芳] 上接第 ４３ 页 参考文献 [１] 李旺年ꎬ郭相平ꎬ张幼振. 动压巷道坚硬底板底鼓治理 施工技术研究及应用[Ｊ]. 煤炭工程ꎬ２０１８ꎬ５０１２ ３２ －３４. [２] 吴建星ꎬ方树林. 高应力厚煤层动压巷道底鼓力学机理 及控制技术[Ｊ]. 煤炭科学技术ꎬ２０１８ꎬ４６１２８６ －９１. [３] 宋天奇ꎬ乔 明ꎬ孔国强ꎬ等. 采空侧动压巷道底鼓控制 技术研究[Ｊ]. 煤炭技术ꎬ２０１８ꎬ３７４５０ －５２. [４] 王 鹏. 余吾煤业瓦排巷底鼓控制研究[Ｊ]. 煤ꎬ２０１６ꎬ ２５８４８ －５０ꎬ７０. [５] 张科学ꎬ马振乾ꎬ杨英明ꎬ等. 厚煤层综放工作面高强度 开采底鼓防治技术[Ｊ]. 煤炭科学技术ꎬ２０１４ꎬ４２１１ ３３ －３６. [６] 郑 武ꎬ李国平ꎬ周 贤. 动压条件下巷道底鼓机理分 析及对策[Ｊ]. 煤矿开采ꎬ２０１１ꎬ１６６６０ －６２. [７] 柏建彪ꎬ李文峰ꎬ王襄禹ꎬ等. 采动巷道底鼓机理与控制 技术[Ｊ]. 采矿与安全工程学报ꎬ２０１１ꎬ２８１１ －５. [责任编辑常丽芳] ５４ ２０２０ 年 ７ 月 赵晨光混凝土输送泵在煤矿清挖水仓中的应用 第 ２９ 卷第 ７ 期
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