八百米深度跨巷采煤变形分析.pdf

八百米深度跨巷采煤变形分析 第六图书馆 该文对深部煤层的开采,特别是对跨巷采煤引起的变形进行了描述、分析。从多方面综述了变形规律,对指导深部煤层的开采有一定的 现实意义。该文对深部煤层的开采,特别是对跨巷采煤引起的变形进行了描述、分析。从多方面综述了变形规律,对指导深部煤层的开 采有一定的现实意义。采煤 跨巷采煤 变形分析 深部煤层 岩石变形山东煤炭科技周德华 何晓光 [1]新汶矿业集团 公司 [2]新汶矿业集团公司孙村矿1999第六图书馆 摘要谚文对豫部煤 层 的开采， 特别是对跨巷采煤 引起 的变形进行 了描述、 分析 从 多方面 综述 了变形规律 ， 对指导深部煤层 的开采有一定的现实意义。 关键词跨采变形分 折 前言 3开采变形分析 地 下煤 层的开采 ， 尤其是在深部采煤 ， 矿 压显现 的程度直接威协着安全生产和资源的 有效 回收。孙 村矿在八 百米深度连续 三次跨 大巷采煤 获得成 功 。实 现 了安 全跨 采 9 5万 吨。在 第一解放 层开采后 ， 第二 、 三层继续开 采 ， 对大巷的影响提出 了新 的论点 。 2采场概 况 孙村 矿 一6 0 0水 平 前组 煤 二 采 区 。 位 于 矿并 的 中央， 平 均 走 向 长 5 0 0 m ， 倾 斜 长 8 5 0 m， 2 2 1 6面 、 2 ,4 1 6面， 位于 一6 0 0东大巷 的 集中运输巷上方。二层煤厚 2 6～3 8 m ， 需 分层开采 。开 采方式 为走 向长壁 后退式 、 冒 落法管理顶板。由于东大巷及集 中运输巷是 一 8 0 0 一采区主要运输 巷， 上覆煤层的开采 对其影响至关重要。 2 2 1 5面上 限 一5 1 4 m． 下限 一5 5 5 3 m， 走 向 5 0 0 m， 倾斜 宽 1 5 0 m， 煤厚 2 ． 6 3 ． 8 m， 平均 倾 角 l 6 。 ， 需 分层 开采。该 面开采需部分跨采 一 6 0 0东大巷及 集 中运输 巷。这 两巷道位 于 四煤 以 下 1 0～3 6 m 岩层 中 ， 距 二层 煤 2 9 5 3 m，巷 道 采 用 光 爆 锚 喷 支 护 ，净 断 面 1 1 5 m 2 。从掘成到 投 产前八 年内 ， 巷 道 未发 生变 形 。 一6 0 0东 大 巷 所 在 的层 位 为 细 砂 岩 、 易 碎泥岩和局部砂岩 ， 集中运输 巷所 在层 位为易碎泥岩 。 3 1 对 两巷产生 的破坏作用 o ．2 2 o l 5开采 将 会 引起 周 围应 力 的重新 平 衡 ， 其中开采的滚动压力将波及东大巷及集 中运输 巷 ， 在 这种情 况下两 巷遭受 的压 力 为 按 奥斯 卡 雅 可 比理论 P 动 1 5 0 ％ P 掘 3 8 ． 2 5 MP a 法及工艺流程 ， 质量评定和造 价计算等。同 时， 对设计也提出了新的要求 ， 即对各种不同 的分隔 ， 具有灵活性 、 通用性和 可改造性 。 可以预见 ， 新住宅结构体系的应用前景 是十分广阔的。我们希望这种结构体系在今 后的住宅建设 中不断发展 ， 并能为广大住户 创造一个丰富多彩的、 舒适的、 合理的居住房 间。 作者简介单德 勇 男 3 0岁 ． 1 9 9 2年毕业 于山东 矿业学院工民建专业 ， 现在济南市高新技术发展总 公司从事工民建的设计工作。 维普资讯 第六图书馆 1 9 9 9 年增刊 尊钱茬抖救 巷道 围岩 抗压 强度 低 于 3 8 ． 7』MP 丑的地 段都会发生变形 。按压力超过岩石 自抗能力 9 ． 8 M P a ， 巷道顶底板会合量将会增加 0 3 3 m 计算 ， 则两巷顶底板会台量将达到 0 ． 5 m。按 照该处 的围 岩条 件 ， 在 3 8 ． 2 5 MP a的压力下 ， 可 塑圈半径及 巷道变形力 为 R 5． 7m P 0． 1 MPa 由此可知 ， 当巷道抗 压能力大 于 0 ． 1 M P a 时 ， 方可阻止 围岩变形。 1 皮 带机 巷 东段 巷道处 于砂 岩 内， 抗压强 度 3 O一7 0 MP a ， 只遭 受采 面 滚动压 力 的影响 ， 变形较小 。当栗面采过后变 形终止 。 西段巷道 处 于 易 碎 泥 岩 中 ， 抗 压强 度 ， o～ 5 0 MP a ， 巷道底板 大部分 在砂岩 中 ， 此段位 于 2 2 1 5面下方 的高 压 区范 围 ， 巷道 变形 比东 段 剧烈， 表现形式主要为片帮冒顶底臌。 2 东大巷 处 于采面下方 高压区内围 岩 中， 2 2 1 5采 后 变 形剧 烈 。石 门 以东 ， 巷 道 顶部为泥岩 ， 底部为砂岩， 巷道变形为片帮冒 顶。石门以西 ， 巷道处于泥岩之中， 巷道整体 变形影响生产 。 采取措 施 1 对东 大巷皮 带机 巷采 前进 行二 次 锚喷加固， 最小支护强度应大于 0 ． I M P a 。 2 对 3石 门进 行 经 常性 地 卧底 以 保畅通 。 3 ． 2采 后 险证 1 9 8 8年 至 l 9 9 1年 期 间 ， 2 2 l 5面及 2 2 1 6 面共采出煤炭 7 3万吨。 在二层开采期 间进行了观测。结果表 明 上分层开 采对下 伏巷 道影 响大 。2 2 1 5跨 采后， 大 巷 顶 帮 保 持 完 好 ， 底 臌 量 2 1 2 3 9 n u n 。2 2 1 6跨采后底臌量最大处 0 ． 5 m， 两 帮移近量最大 2 0 6 m m。大巷严重变形区段为 二层停采线及以西 1 3 0 m范围。巷道处于泥 岩层位， 采面超前压力持续影响， 造成整体变 形不止。只能采取经常卧底维持使用。实践 证 明二次加固是正确的 ， 收到 了效果 ， 巷道变 形量与预计相符。 下分层的开采对大巷的影响远远小于上 分层 。据 观 测 ， 大巷 中段 3 0 0 m没 有 发生 变 形 ， 东段和西段发生了部分变形， 顶底板会合 量最大为 6 0 rm n ， 两帮移近量最大 4 0 r m n 。 4 2 4 1 6面开采对两巷的影响 2 4 1 6面与东大巷垂直距离 1 0～2 1 m， 距 皮带机 巷 1 93 6 m。2 4 1 6开采在 大巷垂直距 离最小的区段 能否产生破坏， 是安全开采的 关键 。最 小 问距 1 0 m的 区段 大 巷 位 于细 砂 岩内。岩石抗压强度 3 04 0 M P a ， 若四层煤 为第一开采层 ， 采面对 大巷造成 的压力 为 P6 07 0 MP a 那么 ， 巷 道将 会发 生 l 1 ． 3 m 的顶底 板 会台量， 对大巷的影响将会是摧垮性的。但 是 ， 由于 二层 煤 已经采 完 ， 依据下分层开采 的 观测资料 ， 下 分层 开采 的影 响最 大不 超过 上 分层影响的 1 ／ 3 。预计 2 4 1 6面开采对东大巷 东段 间距最小 区段 造成最大顶底板会合量 0． 3～0 ． 4 m。采 场 中部 3 0 0 m范 围 只发 生 轻 微变形 ， 不 影响 使用。皮带 机巷 仅西 段发 生 0 ． 2 m 变 形 ， 大 部 分 区 段 不 变 形 。2 4 1 6面 1 9 9 1 年 4月投产， 同年 l 2 月结束 ， 采煤 2 2 万 吨。 5变形分析综述 1 跨大巷采煤不仅多回收煤炭 ， 缓和 生产接续。而且 ， 通 过开 采卸压后 大 巷不 再 受高应力影响， 保证了大巷的使用。 2 采场下覆岩层的矿压显 现是有规 律可循 的。开采过 程 及开采 后 ， 应 力重 新 分 布规律基本符合奥斯卡 雅可 比理论。在实 施跨采工程或其它方式的卸压工程前应依此 理论进行变形预计分析， 然后制定相应的措 施 。 3 采场对其下覆岩层的破坏探 度 ， 随 着采深的增大而增大。在孙 下转第 4 2页 维普资讯 第六图书馆 4 2 童艇蔗 科技 1 9 9 9 年 增刊 厚比后 ， 对建筑物地基沉陷无明显影响。 6 小结 1 一般说来， 地下采空区存在对建筑物 地基沉陷规 律有 一定 的影响 ， 同时也存 在对 其影 响的临界深厚 比， 超过这个深厚 此之后 ， 地下采空区存在与否， 对建筑物地基沉陷规 律无 影响 ； 2 随着建筑物重量增加， 采深变浅， 采 厚增大 ， 建筑物地基沉陷量增大， 采空区边界 效应减弱， 移动变形曲线趋于对称 3 建筑物位于老采空区中央上方时， 各 移动变形曲线均具有对 称性； 位于采空区边 界上方时， 失去对称性， 不均匀沉降量增加 ， 对建物的危害增加 ； 4 多煤层开采条件下， 建筑物位于采空 区上方时， 不受边界效应的影响， 但建筑物位 于采空 区边 界上方 时 ， 受边 界影 响较 大 。上 下两煤层采 区边 界错 开 ， 建筑 物地基 沉 陷不 均匀性增大 ， 对保护建 筑物不 利。 上接 第 3 9页 村矿 一4 5 0 m水平 ， 影响深度 为 3 5 m左 右 ， 而在 一6 0 0 m水平开 采时 ， 影 响 深度在硬岩石 内 巧 6 达 到 4 0 m， 在粉 砂 岩 一3 达 到 5 0 m， 据 推渊 ， 一8 0 0 r a水平其 影 响深度应 在 5 06 0 m范围。 4 下覆巷道的变形量与推采方向有 关。本次跨采二 、 四层煤都是从东 向西推采 ， 根据观测资料看出 在采面刚展开的区域投 影下方有一个低变形区， 走向宽度 1 5 0 m余。 而在采面临结束的范围及其前方是一个高变 形区， 巧妙的利用这种关系， 对解放水平及采 区上下 山主系统可能是一种较好的途径 。 5 当第一开采层开栗后， 第二、 三层 继续开采对下覆巷道的影响明显减弱。 6 巷道变形与支护的关系 一 6 0 0东大巷经过二次锚网喷加 固后 ， 保持了顶帮的完整性， 这种主动式的柔性支 护 ， 经 受住 了动压的考验 。 一 6 0 0 东太巷在 5 、 6号测点之间有 6 0 m 长的水泥砼支护段， 采场通过后顶全部破坏 ， 后经过大修， 方能通行。由此可见支护型式 的选择对减少变形的危害是很重要的。 7 岩性与变形关系 当应力超过岩石 自抗强度时 ， 岩石才屈 服变形 。按 照 国外 的研 究 成 果， 当 超 过 I O M P a 讨 ， 顶底板会台量为 0 ． 3 3 m。在巷道 布 置及设计 时应优先考虑岩性 与变形关 系。 作者简介周德华男 ， 4 7岁， 大专文化程度． 高级 工程师。现任集团公司地质处 处长。擅长地质 、 开 拓 与开采 、 矿压 等 方面 的技 术 与研究 。 l ⋯一 。 _ 。 。 _申 县 可持 l 誊 冀 餍 戗毋 哿 ∞总 体目 标 I_ l - 中科院可持续发展研究组认为 ， 中国可持续发 展战略的总体目标可设计为 用五十年的时间， 全面 达到世界中等发达国家的可持续发展水平 ， 进 入世 界总体可持续发展能力前二十名的国家行列。该战 咯 目标的重要相关指标是 科技进步在国民经济 中的贡献率达百分之 七十以上。 单位能量消耗和资源消耗所创造的价值在 2 0 0 0年基础上提高十至二十倍。 均预期寿命达到八十五岁 每十年提高 三岁 。 文发展指数进入世界前五十名 平均每 年提高一个序位 。 全国平均受教育年 限在十二年 以上 每十 年提高一点二年 。 能有效克服人口、 粮食、 能源、 资源 、 生态环 境等制约可持续发展的[ 瓶颈] 。 确保国家食物安全、 经济安全、 健康安全、 环境安全和社会安全。 维普资讯 第六图书馆