邢东矿沿空掘进巷道布置及支护设计研究.pdf

河 北 煤 炭 薹警； 誊 萄藩 蓁 邢东矿沿空掘进巷道布置及支护设计研究 基兰 蒌 基豢 曩 窦晓峰 金能集团 金牛帔 份公 司邢东矿 ，{ llf I E邢台 0 5 4 0 0 1 摘 要文章对邢东矿l 1 2 3 _T - 作面沿空掘进巷道 与采空区间的煤柱 留设 、支护设计及支护参数 等进行 了详细阐述一 关键词 煤柱 留设；支护设计；支护参数 中图分类号 T D 3 5 文献标识码 B 文章编号1 0 0 7 1 0 8 3 2 0 0 80 1 0 0 0 1 0 2 Re s e a r c h o n a r r a n g e me n t s a n d s u p p o r t d e s i g n o f t h e d i g g i n g t u n n e l a l o n g t h e mi n i n g h o l l o w d i s t r i c t i n Xi n g Do n g Mi n e DOU Xi a of e n g 1 概况 采 ， 1 l 2 3_ l 1 作 2 2 面 在位 置 已形 1 1 成 2 4 一 木 孤 岛 上 作 层 。 北 部 1 工 作 面 和 南 部 工 作 面 均 已 回 1 ． 1 地质条件 面。所开采的2 煤层结构简单，厚度稳定，煤厚平 邢东矿 1 1 2 3 _ 12 作而北部 为 l l 2 2 工 作而 ，南部 均在4 ． 5 m1．RX ，最厚高 达5 ． 0 m。煤层顶底板情况 为 1 1 2 4 ．1 I 作 而 ，西部为 D F 断层 ，东部 为F 大断 见表1 。 表1 2 煤顶底板岩性特征 1 ． 2巷道布置情况 由于1 1 2 2 T作T 百 i 和 1 1 2 4 T作面都已回采完毕 ， 1 1 2 3 3 作 断所在 区域 内的地质及水文情 况 比较 准 确，在没计时 ，充分考虑了各方面的因素 ，使工作 面巷道的布置更为合理和科学。 l 1 2 3 r 作而上下巷均沿煤层伪倾斜方向 置 ， 与 1 1 2 2 及1 1 2 4 ．7 作而上下巷方位角相 同， 厂 作而与 上下巷垂直，长度 1 5 0 m，采深勾⋯ 5 9 0 6 9 0 m。 2 煤柱留设宽度的确定 通过综合考虑 ，煤柱留设不宜太宽，也不能太 窄，并尽可能完全或部分避开应力峰值区，根据这 一 原则 ，将煤柱 的宽度确定为5 m。T作 面的上下 巷宽度分别为4 ． 0 , 1 1 和4 ． 5 m，这样 ，上巷和下巷分别 有 h n - [1 1 ． 5 m宽度进入 了较大的应力峰值 区，仅 占 巷道宽度1 ／ 4 ～1 ／ 3 。若增宽 ．则这一 比例增大 ，支 维普资讯 2 河 北 煤 炭 2 0 0 8 年 第1 期 护困难，浪费材料，降低资源回收率；若过窄，帮 锚 索无法使用 ，煤柱整体性差 ，强度低 ，容易片 帮，并进面导致 冒顶事故 ，尤其是相邻采空区巷道 内绞车窝及车场处容易发生瓦斯突出事故，因此， 留设5 m煤柱是经过周密考虑的 ，是较为合理的。 3支护设计 3 ． 1 锚杆长度及问排距的确定 1 按加固拱理论计算 锚杆长度 L N 1 ． 1 柏／ 1 o 1 ．6 2 m - 围岩稳定性系数，中等稳定，取 1 ． 1 ； 一 巷道跨度 ，取3 ． 7 m，结合以往的施工经验 和工程类 比，取2 m。 间距 D≤0 ． 5 L 1 ． 0 m。 2按悬吊理论计算 锚杆长度 也。 也．， 2 ． 3 5 m -_安全系数，取2 ； -_软弱岩层厚度 ，取0 ． 9 m； 厶锚入坚 固岩层深度 ，取0 ． 5 m； 厶锚杆外露长度 ，取0 ． 0 5 m； 锚杆间距 J [ ≤、 ／ Q／ K Hr I ． 7 m。 3 锚杆排距确定 M n Q ／ 2 Kr a b 1 ． 0 8 1T I ， z 一每排锚杆根数，取1 0 根； 固力 ，取 1 3 0 k N； ， _上覆岩层平均容重，取2 5 k N ／ m ； 一 巷道掘进宽度之半， 取2 ．3 m； 潜在 冒落拱高度 ，取3 ． 5 m。 根据计算 ，并结合以往施工经验和工程类比， 决定锚杆间排距取0 ． 8 0 ． 8 m ，锚杆长度取2 ． 4 m。 计算完成后进行了计算机模拟试验，设计时取顶锚 杆为 2 2 2 4 0 0 ra m，取帮锚杆为 b 1 6 1 8 0 0 ra m， 同时在帮上打设两排帮锚索加强支护。根据邻近工 作面巷道支护应用后状况，设计1 1 2 3 工作面的顶、 帮锚杆问排距为7 0 0 ra m8 0 0 mm。 3 ． 2 锚索长度及间排距的确定 1 锚索长度 L La Lb Lc Ld ‘ 固长度，取2 m； 6 需要悬吊的不稳定岩层厚度，取3 ．5 m ； r卜 托盘及锚具的厚度 ，取0 ． 1 m； 需要外露的涨拉长度 ，取0 ． 3 m。 则 2 3 ． 5 0 ． 1 0 ． 3 5 ． 9 m 支护设 计采用 1 7 ． 8 X 6 5 0 0 mm的锚索加强支 护。 2 锚索支护密度的确定 Ⅳ WI P 全系数 ，取2 ； P 锚 索的最低破断力 ，取3 5 0 k N，o 一 每米巷道的静压力 ，W BX Zh X r ； 一 巷道掘进宽度，取4 ．5 m； Zh 悬 吊的岩层厚度 ，取3 ． 5 m； ， 一悬吊的岩层的平均容重 ，取2 5 k N ／3 。 W 4 ． 53 ． 52 5 3 9 3． 7 5 k N Ⅳ- 23 9 3 ． 7 5 ／ 3 5 0 2． 2 5 通过计算 ，结合现有锚杆和以往使用经验，顶 板支护设计顶锚索间排距为2 0 0 0 m m1 0 0 0 ra m，每 排3 根，即每米3 ．0 根，长度6 ． 5 m， 直径 1 7 ．8 m m， 满足要求。 帮锚索支护，由于两煤帮侧压值较大，设计帮 锚索顺巷打设两排， 根据矿压显现规律， 第一排距 顶板为1 ． 1 m，第二排距第一排1 ． 2 m，长度4 ． 5 m，直 径 1 5 ． 2 4 m m，间距为1 ． 6 m，两排锚索迈步式三花 眼迈步式布置。应用后观测，能够有效地控制煤帮 的变形 。 4 结语 1 1 2 3 5 12 作面上下巷与采空区间煤柱的科学留设 和确定及巷道支护参数的科学计算和确定，以及工 作面巷道的合理布置，有效地保障了工作面巷道的 顺利掘进和安全，既节约支护材料 ，又可提高煤炭 资源回收率，并为工作面的顺利 回采创造了条件。 工作面回采后 的实践证明，这样的设计是较为合理 的 ，巷道顶帮的变形量均在最初的预测之中，但底 板的变形却比预测的大的多，这也说明巷道顶帮的 支护效果很好 ，使得压力在底板上表现了出来。 因 此 ，对底板底臌量的控制成为下一阶段重点研究的 课题 。 作者简介窦晓峰 1 9 7 3 一，男，河北隆尧人，工程 师，金能集团金牛股份公司邢东矿开拓区技术主管。 收稿 日期2 0 0 7 0 8 - 2 8 ；编辑 毛志 国 维普资讯