四台矿厚煤层回采巷道顶板支护问题分析.pdf

科技情报开发与经济 S C I fl E C H I N F O R M A T I O N D E V E L O P ME N TE C O N O M Y 2 o o 5 年第 1 5 卷第 1 1 期 文章编 号 1 0 0 5 6 0 3 3 2 0 0 5 1 1 - - 0 2 9 2 - 0 2 收稿 日期 2 005 - - 0 3 2 3 四合矿厚煤层回采巷道顶板支护l司题分析 侯瑞 同煤集 团四台矿 ， 山西大同 , 0 3 7 0 0 7 摘要 结合煤层顶板岩性和锚杆 支护原理 ， 对 四台矿 1 1 层 回采巷道顶板管理上存 在 的问题进行了分析 ， 指出了单一的钢棚式支护或锚栓式支护的不合理性， 并就 l l 层回 采巷道顶板 支护的合理性进行 了分析 与探讨。 关键词 矿井开采； 回采巷道； 项板支护； 四台矿 中图分类号 T D3 5 3 文献标识码 A l 1 煤层是四台矿主采煤层。 原煤产量占矿井产量的 3 ／ 4 。本层年消 耗巷道 1 万 m以上，回采巷道的支护问题直接影响矿井的生产衔接 、 安 全生产以及经济效益。为此， 有必要就 l 1 ’ 煤层回采巷道的支护问题进 行分析探讨， 导求适合厚煤层回采巷道支护的新方法。 1 1 1 煤层地质概况 1 ． 1 l 1 ’ 煤层赋存情况 ’ 四台矿 4 0 2盘 区 1 0 “ 与 l l ’ 煤 层为分叉合 并层 。l l ’ 煤层平 均厚度 3 ． 4 n l ，与 I IY 煤层夹石层厚0 ． 2 m -0． 6 m。 I IY 煤层厚度为 1 ． 0 m 一 1 ．5 m 。 1 ， l 1 ’ 煤层的硬度为f 2 ～ 3 ， 大部分为近水平煤层， 煤层赋存较稳定。 1 ． 2 l 1 ’ 煤层顶板情况 l 1 ’ 煤层的顶板为复合型顶板，由 I IY 煤、 I IY 和 l 1 ’ 煤层夹石层、 I IY 煤层顶板组成。I IY ， l 1 ’ 煤层的夹石层大部分为粉细砂岩互层。 层理裂隙 发育 ， 部分为中粗砂岩 ， 胶结疏松 ， l 煤层直接顶为粉细砂岩互层 部分 为细砂岩 ， 厚度 2 0n l 以上 ， 岩层硬度f -- 4 - 6。 2 1 l 煤层回采巷道支护现状 2 ． 1 4 0 2盘 区 1 1 ’ 煤层 回采巷道支护现状 4 0 2 盘区 l 1 煤层的回采巷道沿 l 1 ’ 煤层顶板掘进，矩形断面巷道。 采用 l 1 矿工钢棚支护 ， 背顶不背 帮 ， 棚间距为 1 ．0 m 一 1 ．3 m， 棚与棚之间 用 4根 d 1 6 m ira的圆钢作撑拉杆。部分炮掘巷道采用锚 栓与金属棚双重 支护。锚栓为临时支护， 后补支钢棚， 切眼则在棚粱下靠工作侧 2 ． 2 11 1 支 设一排 光头木柱 。这些巷道在掘巷期闻均未发生垮 冒事故 ， 但在 回采过 程中 ， 随着 工作 面顶板压力 的显现 ， 巷道多处变形严重 ， 棚梁压弯最 大达 0 ． 7 m ， 与棚腿搭接处即将脱开， 部分钢棚出现歪扭、 倾倒现象。在工作台 面推进过程中， 上下顺槽超前顶板发生离层、 破碎 。 对此， 采用在原棚梁 下架抬棚， 支木点柱， 用圆木棚顶做假顶等维护措施。 虽然控制住了顶板 大面积的垮落，但所有加强维护区域内， I IY 层煤及夹石层均已离层 ， 破 断， 明显下沉， 而且补架的稳定性较差 ， 效果不明显。尤其是靠采空区一 侧 的回采巷道 ，在 工作面回采期 间大部 分进行 了不同程度的二次维护 。 不仅增加 了巷道支护二次投入 。而且给生产带来 了严重的不安全隐患 。 严重 制约了工作面推进 速度 ， 并且钢棚 丢失严重 ， 暴露 了采用钢棚支护 存在 的f 目题 。 2 ．2 3种不 同支护对比分析 4 0 2盘 区 8 2 0 6工作 面走 向 l 2 0 0 m，其 中 5 2 0 6巷 采用 了 3种不 同支护形式。掘巷时， 相邻 8 2 0 8 工作面刚开始采煤 ， 巷道外部 4 0 0 m 由普 掘 队放炮 掘进 ， 支护采 用 双重 支护 ， 锚 杆 加钢 棚 ， 中 间 5 o o n l由 现图的输出效果 就越好 。 3 后期处理 渲染完成之后的表现图只能说是一个半成品， 还需要进行必要的后 期处理。后期处理通常使用的软件是 P H O T O S H O P 。在这一阶段主要处 理建筑物的前景和背景。 在后期处理阶段要注意的是周围环境同建筑的 性质相协调 。 以上是笔者对制作电脑建筑表现图的一点经验 ，这里仅仅讲 了 A U T O C A D， 3 D M A X ， P H O T O S H O P 联合制作表现图的流程和经验，不同 软件有着不同的流程 主要集中在渲染阶段 ， 希望有机会能和大家一起 探讨其他软件使用经验。 责任编辑 刘翠玲 第一作者简介 李栋 丽 ， 女 ， 1 9 7 5年 1 0月生 ， 1 9 9 8年 毕业于太原 理 工大 学 ， 工 程师 ， 忻 州 电力 勘测 设 计 院 ， 山西 省忻 州 市健 康 街 7号 ， 03 4 0 0 0． Ta l k i n g a b o u t t h e Ex p e r i e n c e s o f Co mp u t e r - b a s e d Dr a f t i n g a nd Ar c hi t e c t ur a l Ex pr e s s i o n M e t ho d s LI Do n g l i ， DANG Yo n g s h e n g ABS TRACTT h e C r e a t i o n o f t h e c o mp u t e r - b a s e d a r c h i t e c t u r a l e x p r e s s i o n c h a r t ．wh i c h n e e d s ma s t e r i n g n o t o n l y t h e ma n u a l s k i l l s o f t h e a r c hi t e c t u r al dr a f t i n g b ut a l s o t h e c o mpu t e r k n o wl e dg e ，i s t h e p e r f e c t c o mbi n a t i o n o f t h e t e c h n i q u e a n d t h e a r t ．Ac c o r di ng t o s o me e x pe rie nc e s a c c u mu l a t e d i n t h e c o u r s e o f ma ki ng t h e c o mpu t e r - ba s e d a r c h i t e c t ur a l e x p r e s s i o n c ha r t ，t hi s pa pe r i nt r o d u c es s o me s k i l l s o f e a c h p h a s e o f t h e d r aft i n g s uc h a s t h e mo d e l b ui l d i n g 。e x a g g e r a t i n g a n d po s t - t r e a t i n g ． KEY W oRDls a r c h i t e c t u r a l e x p r e s s i o n c h a ； C AD； mo d e l b u i l d i n g ； e x a g g e r a t i n g ； p o s t - t r e a t i n g ‘ 2 92 维普资讯 侯瑞 四台矿厚煤层回采巷道顶板支护问题分析 本刊 E - m a i h b j b m a i l ． s x i n f o ．n e t 经验交流 机掘 队掘 进机 掘进 ， 相邻 8 2 0 8面开 采正通 过该段 ， 采 用锚杆 支 护 ， 间 排 距 1 ． 0 m 1 ． 0 m， 里部 3 0 0 m采用 钢棚 支护 ， 相邻 8 2 0 8面 已采过 ， 古塘顶板冒落结束 ， 顶板压力稳定 。8 2 0 6工作面准备期间巷道顶板 比较 完整 ， 片 帮较 小 ， 棚子 也 没有 明显 变形 ， 有采 用 锚 栓支 护 处 ， 顶 板 比较破碎 ， 片帮较 大 ， 部分 锚栓失 效 ， 在 工作 面 回采期 间 ， 外 面 4 0 0 m顶板 略有 破碎 ，部 分棚子 有较 小 的变形 ，中间 5 0 0 m顶 板垮 落严 重 ， 高达 1 ． 0 m， 宽 达 O ． 8 m， 部分 锚杆 已被 压坏 ， 回采过 程 中 ， 增 支一 排 木 点柱 加 强 维护 ， 里 部 3 0 0 m 巷 道顶 板垮 落 严重 ， 高 达 1 ． 0 m， 宽 达 0 ． 8 m， 回采 过 程中超 前工 作面 4 0m补 支一 排 木点 柱 ， 长度 6 0m， 加强顶 板 的维护 。 从 以上分析可 以看 出， 在掘巷期 间， 外部 4 0 0 m受 8 2 0 8工作 面采动 影响较小 ，支护效果较好 ；中部 5 0 0 m巷道受 8 2 0 8工作 面采动影 响较 大， 支护效果较差； 里部 3 0 0m巷道相邻采空区， 顶板冒落趋于稳定 ， 未 受影响。 在 回采期间 ， 本工作面开采时工作面超前 7 0 m～ 8 0 m范 围内的 3 种支护巷道的顶板变化不一致 ， 双重支护段效果最好 ， 锚杆支护段次之 ， 钢棚支护段最差。 3 1 1 煤层 回采巷道支护问题分析 1 l 1 ’ 煤层 回采巷道均是沿 l 1 ’ 煤层顶板掘进 ，顶板都是复合型顶 板 ， 部分巷 道由于 l 1 ’ 与 1 0 煤层的夹石层 ， 掘巷时随掘随 冒 ， 因此掘进 时预留0 ． 3 I n ～ 0 ．5 In l 1 层顶煤 ， 相邻采空区的巷道顶板， 由于受采空区 压力的影 响 ， 巷道炸帮严重 ， 顶板极易破碎 、 离层 、 塌落 ， 导致支架接顶不 好， 失效严重 ， 尤其是相邻采空区的巷道， 超前压力显现更强烈， 支架失 效 ， 失稳更严重 ， 二次维护 工作量 和支护费用相当大。 2 采用单一的梯形钢棚， 菱镁背板或半圆木背顶的支护方式， 这种 支护方式属钢性支护，被动的承压基本上不能给巷道围岩以初撑力， 在 l 1 ’ 煤层 不稳定复合型顶板 条件下 ， 随着时 间的推移 ， 顶板下位岩层 、 煤 层离层是必然 的， 增 加了顶板 的破碎度 ， 易漏顶 冒落 。而且 由于巷道超 挖， 欠挖， 不背顶及背帮不严， 使支架失稳， 成为倒梯形等， 大大降低了支 架的支护性能， 由于钢棚上方的顶板已离层、 破断或漏顶， 故超前支护很 难发挥其效 能。 3 采用单一的锚杆支护， 锚杆长度仅 1 ． 7 In ， 比离层存在的弱面即 l 1 ’ ， 1 煤层夹石层及 1 0 煤层厚度之 和还小 ， 锚 固端不 能锚 固在稳定 的 岩层中， 致使锚杆起不到悬吊作用， 即易发生垮冒顶， 甚至冒矸、 煤和锚 杆整体拉下。 此外， 因 1 0 “ 与 l 1 煤层夹石层层理发育， 易于离层， 造成顶 板断裂 ， 压坏 混凝土托板 、 铸 铁垫 ， 导致锚杆失 效 ， 加上锚杆布置 密度 的 不合理 ， 不能形成挤压加固梁， 最终导致相邻采空区的巷道经常发生离 层 和局部垮落。 4 双重支护实际上是 锚杆和钢棚两种不同性质的支护方式对巷道 围岩共同作用的一种支护方式 ， 若采用单一的锚杆支护方式维护复合形 并不理想， 架棚支护稳定性差， 只是被动的受压， 而且工艺复杂、 成本高， 安全隐患相当大， 很容易造成顶板离层。 当顶板压力增大时， 回收支架相当困难。而双重支护有效地克服了 上述两种支护方式的弱点， 在回采期间超前支护 、 端头支护易于操作， 支 架回收率高 ， 安全性大。 4改善回采巷道支护的有效途径 1 坚持以降低 回采巷道支护成本 ， 提高效益 ， 确保安全生产为根 本 ， l 1 - 煤层 回采巷道顶板支 护应以提高支护质量为手段 ， 积极推广新技 术 ， 取代单 一的锚杆水 泥托板支护 和单一的钢棚支护 ， 拓宽 l 1 煤层 回采 巷道锚杆支护的适用 范围。 2 对现有 的回采巷道支护要 进一步提高支 护质量 ， 合 理安排施 工 队组 ， 减少人为因素造成 的不合 格。 3 采用锚杆 、 预应力锚 索联合支 护 ， 锚索 d l 5 InIn钢 铰线 全长 4 In， 锚固端 长 1 ．2 In， 锚固力为 1 5 t ， 厚 1 0In In的铁板做成。 预应力 锚索是一种 主动支护 ， 能深 入锚固在稳定 的岩层 中， 并 对岩 体放加预应力 ， 能有效地控制顶板下沉 。 根据 l 1 层 4 0 2盘区的煤层特 征及 回采巷道 的布置方法 ，工作面顺 槽 可采用锚栓 、 锚 索联合支护 每 3In打 2根锚索 ， 对大 断面切 眼可采 用 同样 的支护方式 每 3In打 3 根锚索 。 5 技术经济效益分析 上述 方式通过在 4 0 2盘 区 l 1 层回采 巷道的应用 ， 收到 明显 的效果 ， 现在全矿井 的回采巷道均开始 应用此种方式 取代 单一的锚栓 、钢棚支 护。 采用上述联合 支护方式 ， 取得 了较好的效果 一是降低 了成本 费用 。 采用锚杆 、 锚索联合支护 比工字 钢棚费用 l In降低 3 7 0元 。二是 减少了 综采生产环节 ， 减轻了工人 劳动强 度 ， 工作面生产不需要 回收钢棚 ， 改 善 了安全生产环境 。 三是便于工作 面支护管理 ， 提高 了综采开机率 ， 同时有 助于提高综采支架安装 速度和质量 ， 基本上不需要对 回采巷道进 行二次 维护 6结语 采用锚杆、 锚索联合支护， 在回采过程中若能保证其 良好的支护质 量 ， 基本上克 服了四台矿采用单一 锚栓或钢棚支护 存在的问题 ， 为综采 队高采高效创造 了良好 的条件 。 随着科学技术的不断进 步和人们对锚杆 支护原理的不断认识与升华 ， 在推广 锚索 支护方面我矿一定能够取得更 大的 、 显著的成 效。 责任编辑 胡建平 第一作者 简介 侯瑞 ， 男 ， 1 9 6 6年 l O月 生 ， 1 9 9 8年毕业 于中央 党 校 ， 工程师 ， 现为同煤集 团四台矿 喷浆 队队长 ， 山西省大同市 ， 0 3 7 0 0 7 ． Ana l y s i s o n t he Ro o f - s u ppo r t i ng Pr o b l e m o f t he S t o p i n g Tun ne l i n t he Hi g h Se a m o f Si t a i Co a l m i n e HoU RI l i ABSTRACTCo nn e c t i n g wi t h t h e r o c k c h a r a c t e r s o f t he c o a l r o o f a n d t h e p r i n c i pl e o f t he bo l t i n g，t h i s p a p e r ma ke s a na l y s i s o n t h e p r o b l e ms e x i s t i n g i n t i l e r o o f ma na g e me nt o f No ． 1 1 s e a m ’ s s t o p i n g t u n n e l o f S i t a i Co a l mi n e ．po i n t s o u t t he i r r a t i o n a l i t y o f the s i ng l e s t e e l s h e d s u p po r t o r a nc h o r b o l t s u pp o r t ， a n d p r o b e s i n t o t h e r a t i o n a l i t y o f t h e r o o f -s u p p o r t o f No ． 1 1 s e a m ’ S s t o p i ng t u n ne 1 ． KEY W ORDS s h a ft mi n i n g ； s t o p i n g t u n n e l ； r o o f s u p p o rt； S i t a i C o a l mi n e 维普资讯