采空区下回采巷道布置与矿压显现规律分析.pdf

煤炭工程 2 0 1 1年第 8期 采空区下回采巷道布置与 矿压显现规律分 析 李荣坤 徐州矿务集团 坨城矿，江苏 徐州2 2 1 1 4 2 摘要 随着煤矿开采深度的不断加大，回采巷道变形量及变形速度显著增长。姹城矿通过 在采空区下有意布置回采巷道的实践及相应的矿压显现规律分析 ，证 明在采空区下布置回采巷道 是减少深部巷道变形量的有效途径。文章 同时论述 了采空区下近距 离煤层软岩顶板巷道的掘进及 支护方法 ，为深部开采矿井回采巷道的布置和掘进积 累了经验。 关键词 采空区；回采巷道布置 ；矿压显现规律 ；深部开采 中图分类号 T D 8 2 2 ． 2 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 1 1 O 8 明 4 8 - 2 圪城矿夏桥系 1 、2煤属于 “ 三软”煤层 ，回采巷道开 掘后，往往变形量非常大，漏顶、片帮、底鼓严重，在工 作面回采过程 中，有的不得不另开掘巷道才能维持生产， 特别是进入深部开采以来这种现象越来越明显，这种现象 只凭改变巷道的支护方式已不能解决巷道的大变形。因此 迫切需要改变巷 道布 置方式来 解决 这一 突出 的矛盾 ，坨 城 矿把 2 2 1 1 2运输平巷布置在 1 2 1 1 0采空区下进行试验研究 并取得 了较好 的效果 。 l 采空区下回采巷道布置理论依据 歼采深度愈大，支承压力愈高，这就是深部开采巷道 变形严重的主要原因。根据德国人哈克 W Ha c k 和吉里 策尔 G G i l l i t z e r 压力拱理论，工作面采空区底板存在应 力降低区，如图 1所示。基于此理论姹城矿把回采巷道布 置在采空区下，以期缓解所掘巷道的围岩压力，减少巷道 的变形量 ，降低返修率，保证回采巷道的接续。 一 一一一～ 、 、 顶板 内压 ， ， ， ／／ 、 、 、 线 ， ， 采李区 、 ＼ 、 ＼ ＼ ／ ／ ＼＼二二 、 线 ] t t ～ 一 一， k ⋯ y t t v ～ 一 皿 面面 I 图 1 采空区顶底板矿 山压力结构图 48 2 2 2 1 1 2运输平巷地质概况及布置 位于采空 区下 方 的 2 2 1 1 2运输 平 巷沿 夏桥 系石 盒组 2 层煤顶板掘进，长度为 6 8 3 m，底板平均标高为 一 7 5 4 m 2 层煤厚度为0 ． 7～1 ． 6 m，平均为 1 ． 4 7 m；倾角为 2 4 。 ～3 3 。 ， 平均为 2 8 。 ，呈缓波状弯 曲 ，掘进时 巷道底板 有起 伏现象 。 伪顶为泥岩，厚度为 0～0 ． 5 in 。直接顶为砂泥岩，灰色 ， 含硅泥质 团 块 ，多植 物 化 石 ，厚 度 为 1 ． 2～7 m，平 均 为 4 ． 3 m； 七 部为夏桥系石 盒组 1 层 煤 1 2 1 1 0采 空 区，l 、2煤 层间距为 1 ． 2～1 3 ． 8 m，采空 区最 低处 ，先后 进行过 2次打 钻放水 ，但不排除局部 积水的可 能 ；2层 煤属低 瓦斯 域 ， 自然发火期 3～6个 月 。2 2 1 1 2综 采工 作 面运 输平 巷布 置 ， 如图 2所示。 2 2 1 1 2 1 ． 1 Jx 【 巷 I 2 1 I O 运输 巷 图 2 2 2 1 1 2工作面平面布置示意图 3 2 2 1 1 2运输平巷掘进及支护方法 1 首先探明采空区的积水及有害气体。当2 2 1 1 2运输 平巷接近位于 2层煤顶板之上的采空区 5 m时 ，在掘进迎头 收稿 日期 2 0 1 0 0 8 0 2 作者简介李荣坤 1 9 6 6一 ，男，江苏徐州人，高级工程师，现主要从事煤矿技术管理工作 。 2 0 1 1年第 8期 煤炭工程 顶板两肩窝处，用锚杆钻机探 明采空区积水及用胶皮管伸 人采空区检查有害气体情况。 2 巷道上方无采空区及有采空区层间距大于等于 6 m 时，巷道采用锚梁网索联合支护，净宽为 3 ． 8 m，净高为 2 ． 4 m。顶板采用 2 2 mm2 2 0 0 mm左旋无纵筋等强锚杆， 间排距为 7 0 0 mm 7 5 0 m m，每根锚杆采用 M S C KZ 2 3 7 0树 脂药卷一块，破碎处 23块 ；两帮采用 * 2 0 ra m2 2 0 0 mm 左旋无纵筋等强锚杆 ，间排距为 8 0 0 mm7 5 0 m m。每根锚 杆采用 M S Z 2 3 5 0树脂药卷一块；顶板布置双排锚索 ，规格 为 l 8 ． 9 ram 6 2 5 0 m m，每根锚索采用 MS C K 2 3 5 0树脂药卷 在里，MS Z 2 3 5 0树脂 药卷在外各一块，其 间排距 1 ． 5 m 2 ． 4 m，其中偏上帮的锚索距中线 l m，另一根距中线 0 ． 5 m。 3 层间距为 2 ． 26 m时，采用锚梁网套棚 的方法支 护。套棚每隔 5 m一组，每组 3架梯形棚，棚距 中一中为 8 0 0 m m。同时，每隔 2 0 m，用锚杆钻机探明顶板是否能打 锚索，当能打锚索且锚索的预紧压力达到 3 4 M P a时，恢复 锚梁网索联合支护。 4 层间距小于等于 2 ． 2 m时，采用扶铁梯形棚 的方法 支护。并每隔 1 02 0 m用锚杆钻机试探顶板是否能打锚杆 ， 锚杆能锚住时是否二次紧固后扭矩能达到 2 5 0 N n l以上 ， 顶板锚杆的实验抗拔力是否在 l O O k N以上 ，符合上述要求 时，恢复锚梁网套棚的方法支护。 表 1 1测点离层仪及巷道高宽变化表 日期 浅部离 层／ m m 深部离 层／ m m 巷道 高 度／ m m 巷道宽 度／ mm 4 测点观测与矿压显现规律分析 5 结论 1 观测点的安设。采用中国矿业大学研制的 L B Y一1 型顶板离层指示仪观测巷道顶板离层情况 ，巷道开掘后距 迎头5 0 m开始安设，2 0 0 8年 3月 3 13第一测点安设在上方 未有采空区的 2 2 1 1 2斜胶带机道内；2 0 0 8年 6月 1 5 13第二 测点安设在采空区下锚梁 网索支护的巷道内，测点安设位 置如 图 2所示 。 2 顶板离层仪观测。由技术人员观测数据，安装离层 仪 ；第一周每天观测一次，其后每旬观测一次。每月顶板 浅部、深部离层和巷道高、宽相对移近量的观测数据见表 1 、表2 。 3 观测结果。上方未有采空区的巷道顶板离层、两帮 相对移 近量 较大 ，底 鼓量 大。四个 月 内顶板 浅部 离层 2 0 m m，深部离层 1 4 5 m m。巷道高度、宽度相对移近量分别 为 5 5 7 m m和 6 6 0 mm，见表 1 ；采空区下布置锚梁 网索支护 的巷道，顶板离层、两帮变形不明显，底鼓量不大 ，四个 月内顶板浅部离层为 1 0 m m ，深部离层为 7 ra m。巷道高度、 宽度相对移近量分别为 1 6 0 m m和 3 0 1 mm，见表 2 ；套棚与 扶棚支护时，梯形棚变形亦不明显。 从以上的观测数据可知采空区下布置巷道所受的围岩 压力远远少于没有布置在采空区下的巷道 ，而且通过 2 2 1 1 2 综采工作面的回采实践也证明了这一点，回采巷道的底鼓 量不超过 3 0 0 m m，巷道不需要返修，保证了回采工作面的 正常生产 。 1 通过回采巷道布置在采空区下的实践，巷道变形量 大幅减少 ，大大降低了巷道的返修率，减少了巷道卧底量。 在深部地压大的矿井 回采巷道布置的设计中，应根据具体 条件布置在采空区下 ，防止回采巷道大变形。 2 从巷道的支护方法可知巷道支护强度较高，已能满 足巷道的支护要求 ，但从采空区下回采巷道布置矿压显现 规律可知 布置在采空区下的回采巷道变形量远远低于巷 道之上没有采空区的变形量。坨城矿 目前为止已有 8个回 采巷道布置在采空 区下，收到了较好的经济效益和社会效 益。 3 近距离煤层布置巷道，采空区应注浆或注水使采空 区冒落的矸石胶结，以防掘进时冒顶。同时要防止老空积水 危害、有害气体涌出和冒顶事故的发生，以及采空区漏风。 4 采空区下掘进巷道时应考虑采空区的动压影响，待 采空区上覆岩层稳定后方可掘进巷道。 5 从顶底板压力拱结构模型图及生产实践可知 ，采空 区下布置巷道应在距采空区相邻的实体煤层 0 2 0 m内效果 较好 。 参考文献 [ 1 ] 陈炎光，陆士良．中国煤矿巷道围岩控制 [ M] ．徐州 中 国矿业大学出版社 ．1 9 9 4 ． [ 2 ] 侯朝炯，郭励生．煤巷锚杆支护 [ M] ．徐州中国矿业大 学出版社 ，1 9 9 9 ． 责任编辑郭继圣 49