深部开采井下巷道保护煤柱加固技术分析.pdf

技术应用与研究 201908152 Modern Chemical Research 当代化工研究 深部开采井下巷道保护煤柱加固技术分析 ＊雷振亮 （山西平舒煤业有限公司 山西 045400） 摘要煤矿井下深部开采技术解决煤炭资源紧缺问题的同时带来了矿压过大，巷道保护煤柱难以维持巷道稳定的问题，因此必须采用有 效技术对保护煤柱进行加固，增强其支护能力及自身稳定性。本文提出采用灌浆的方式加固巷道保护煤柱的方法，增强其坚固程度与抗压 性能，使其能和保护煤柱中部煤层一样起到支撑承重作用，同时避免冒顶、片帮事故的发生，极大提升深部开采的安全系数。这里以某矿 N30125工作面回风巷为例进行应用实验，实验过程中对有无灌浆加固的两种煤柱段围岩破坏特征和矿山压力显现规律进行对比分析，实验 结果表明保护煤柱灌浆段巷道围岩变形程度明显减弱，同时巷道中瓦斯浓度相比未灌浆段也大大降低。即通过向保护煤柱灌浆的方式能 够很好的提升其稳固性能，确保井下回采工作安全高效的展开。 关键词深部开采；保护煤柱；灌浆加固；围岩变形；瓦斯浓度 中图分类号T 文献标识码A Analysis of Grouting Reinforcement Technology for Protection Pillar of Underground Roadway in Deep Mining Lei Zhenliang Shanxi Pingshu Coal Industry CO., LTD., Shanxi, 045400 AbsrtactWhile solving the problem of shortage of coal resources, deep mining technology in coal mine has brought about the problem of excessive rock pressure, which makes it difficult to maintain the stability of roadway by protecting coal pillars in roadways. Therefore, effective technology must be adopted to reinforce the protective coal pillars so as to enhance their supporting capacity and self-stability. In this paper, the of grouting to reinforce the protective pillars of roadways is put forward, which can enhance the firmness and compressive perance of the pillars, so that they can play a supporting and bearing role as well as protect the coal seams in the middle of the pillars. At the same time, roof caving and slope accidents are avoided, and the safety factor of deep mining is greatly improved. This paper takes N30125 working face of a mine as an example to carry out the application experiment. In the course of the experiment, the failure characteristics of surrounding rock and the law of mine pressure manifestation of two kinds of coal pillar sections with or without grouting reinforcement are compared and analyzed. The experimental results show that the deation degree of surrounding rock in the grouting section of protective coal pillar is obviously reduced, and the gas concentration in the roadway is also greatly reduced compared with that in the non-grouting section. That is to say, the grouting to protect coal pillar can improve its stability and ensure the safe and efficient development of underground mining. Key wordsdeep mining；protective coal pillar； strengthened by grouting ；the deation of surrounding rock；the gas concentration 近年来飞速发展的经济催生了煤矿的深部开采技术产 生，但是该技术给我国贡献了更多煤炭资源产出的同时也带 来了更多的工程技术问题，其中深部开采巷道围岩变形、破 坏严重、保护煤柱稳固性差的问题就是较为突出的问题之一， 该问题直接影响井下回采工作的推进效率，增加了井下采掘工 作的不安全系数，甚至带来可怕的地质灾难，亟待解决。 沿空掘巷巷道保护煤柱由于其毗邻采空区的特殊地理位 置以及作用需要承受超前支护压力以及二次采掘等方面的影 响，这就使得其煤体松散、部分区域裂隙分布明显、矿山压 力的显现十分强烈，最后造成巷道围岩变形、破坏严重，顶 板下沉，底板鼓起，两帮向巷道内部挤压，甚至是冒顶、片 帮等灾难性事故的发生。这些问题不仅阻碍了井下回采工作 的正常开展，提高了煤炭采掘成本，还增大了采掘风险，严 重时甚至会出现人身伤亡事故。传统的巷道围岩支护技术成 本高且不能从根本上解决问题，因此，本文提出了对巷道保 护煤柱进行灌浆增强其自身稳固性能，从而从根本上降低巷 道围岩变形风险的方法。 1.煤层基本情况 某煤矿位于山西省大同市，现在的主采煤层为9煤 层，其中N30125回采工作面巷道位于北四采区，其相邻两 个工作面为N30124和N30126。其中N30124工作面已经回采完 成，N30126工作面正处于掘进过程中。根据相应的工程技术 以及地质资料可知，两相邻区段留设的保护煤柱宽15m，工 作面直接顶为抗压强度大，脆性高的黑岩，基本顶则是质地 相对坚固稳定的石灰岩。 2.灌浆实验方案 1选取灌浆材料 通过对N30125工作面煤体力学特性进行分析，实验将选 择复配材料进行灌浆实验。实验材料包括水、219型硅酸盐 水泥、W32型复合剂和固化材料。 2选取灌浆参数 ①灌浆深度。通常情况下灌浆的深度应该超煤岩松动 圈的半径，但由于N30125工作面保护煤柱仅为15m且变形破 坏极为严重，为了避免出现注浆孔打太深穿透采空区带来 各种瓦斯、水害的情况，这里选取比松动圈半径略短的灌浆 深度。根据资料计算得到N30125工作面的围岩松动圈半径为 7.2m，实验选定灌浆深度为6m。②灌浆压力。灌浆压力的选取 在整个实验过程中至关重要，压力过小或过大均会导致灌浆实 验失败，过小浆液无法有效灌入煤体，过大则会造成煤体内部 二次损坏，结合该矿煤体物理特性和裂隙发育程度，这里选取 12MPa作为灌浆的压力。③浆体扩散半径。根据煤体的裂隙发 育情况以及浆液材料、灌浆压力、工艺技术等方面的情况，同 技术应用与研究 201908153 当代化工研究 Modern Chemical Research 煤矿主扇风机运行主要故障识别及处理研究 ＊杨月磊 山西新元煤炭有限责任公司 山西 045400 摘要基于目前煤矿主通风机的现场应用，针对矿井主通风机的线路故障、电器故障、主通风机故障、风道设备故障及人为因素等主要 故障类型，对其故障产生的原因进行了较为详细的论述，并提出了对应的处理方法，以期推动矿井主通风机的安全运行。 关键词煤矿；主通风机；故障识别；故障处理 中图分类号T 文献标识码A Research on Main Fault Identification and Treatment of Main Fan Operation in Coal Mine Yang Yuelei Shanxi Xinyuan Coal CO., LTD., Shanxi, 045400 AbstractBased on the current field application of coal mine main fan, the main fault types such as line failure, electrical fault, main fan failure, tunnel equipment failure and human factors are targeted. The cause of the fault is discussed in detail, and the corresponding treatment is put forward in order to promote the safe operation of mine main fan. Key wordscoal mine；main fan；fault identification；fault handling 1.主通风机故障类型分析 1主要故障类型 目前，矿井主通风机的故障类型可以包括以下几种，分 别为线路及电气故障，人为失误，故障，风机机械故障以 及风道设施故障。 2主通风机故障识别 现阶段较常用的分析方法有三种，分别为直接分析法， 间接分析法及综合分析法。直接分析法，根据矿井通风机运 时参考该采区以往灌浆经验，选定浆体扩散半径为1.75m。 3.监测实验结果 1保护煤柱内部压力变化 分别在N30125工作面的灌浆区域和未灌浆区域打钻10 个钻孔，钻孔长度逐渐增加至煤柱内部中心区域，孔内安装 围压应力计来测量煤体内部压力变化情况，监控数据结果显 示未灌浆区域煤体内部的应力远小于灌浆区域煤柱内部的压 力，且灌浆区域煤柱靠近巷道部分承受的压力与煤柱中心位 置承受的压力相差无几。这说明灌注的浆液切实加固了保护 煤柱的松散区域，使其重新成为一个稳固的整体，从而增强 了煤柱的承压能力，达到了对巷道更好的支护效果。 2巷道顶部变形情况变化 通过在灌浆区域与未灌浆区域巷道顶板安设离层仪来 对巷道顶板变形情况进行为期60d的监测，结果显示随着时 间的增加，两区域的顶板由于受超前支护以及回采工作持续 开展的影响下沉位移距离均逐渐增大，但是经历过灌浆加固 后，巷道保护煤柱的承重能力明显加强，因此下沉位移变化 十分缓慢，60d共计下沉210mm，而未经灌浆的区域则表现出 较差的支护作用，整个监测过程中下沉位移速度较快，60d顶 板总位移量高达439mm。可以看出经历了灌浆加固的煤柱表现 出了良好的支护性能，可以有效的控制顶板下沉这一现象。 3巷道两侧变形情况变化 这里分别对实体煤帮，未灌浆区域、灌浆区域三种区 域的两侧煤柱变形位移情况进行监控测量，结果显示随着时 间的增加，三个区域巷道两侧位移变形程度均增大。其中两 侧变形位移最大的情况出现在实体煤帮，共计位移距离高达 1.3m。未灌浆区域的两侧变形位移情况也较为严重，整个位 移过程中保持了较快的速度，60d内共计位移距离为0.9m。 灌浆区域两侧围岩位移程度全程较小，60d内共计位移距离 仅为0.1m。结果显示灌浆增强了煤柱的稳定性，有效控制了 巷道两侧围岩变形。 4巷道瓦斯浓度变化 当工作面推进到未灌浆区域以及灌浆区域时，采用瓦 斯浓度测量仪对巷道内的瓦斯浓度进行监控。结果显示，当 煤柱未进行灌浆作业时，巷道内瓦斯浓度较高，且呈现比较 剧烈的波动变化，而进行灌浆作业后回风巷中的瓦斯浓度较 低，且全程比较稳定，不会受到回采影响而突然大量涌入。 该结果显示，对巷道保护煤柱进行灌浆作业可以将破碎煤体 重新粘合起来，有效增强煤柱的气密性以及稳固性。 4.结论 通过对某矿30125工作面巷道保护煤柱进行灌浆实验， 可以看出灌浆技术可以很好控制巷道围岩的变形破坏程度， 有效隔绝相邻采空区瓦斯涌入，增强煤柱的气密性、整体 性、稳固性，大大提高了回采工作面的推进速率，极大的提 升了煤矿深度开采的安全系数。 【参考文献】 [1]柏建彪,侯朝炯.深部巷道围岩控制原理与应用研究[J].中 国矿业大学学报,2006,352145-148． 【作者简介】 雷振亮（1990-），男，山西平舒煤业有限公司；研究方向 掘进及采煤方面研究。 上接第152页 下转第154页