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鹿台山矿沿空留巷围岩变形规律分析及补强支护设计
2019-05-17
为缓解鹿台山煤矿矿井采掘接续紧张的状况,同时减少相邻工作面区段巷道掘进工 程量,降低掘进工程费用,确保 2203工作面顺利接替,对 2202工作面轨道顺槽进行沿空留巷试验。 根据巷道围岩地质条件,通过理论分析,并结合切顶卸压预裂爆破顶板技术,提出了切顶卸压沿空 留巷支护方案。通过连续观测工作面回采期间的巷道围岩变形特征,总结了切顶卸压沿空留巷的 矿压显现规律。分析结果对于鹿台山矿沿空留巷实践有一定的参考价值。
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 鹿台山矿沿空留巷围岩变形规律分析及补强支护设计 1 1 2 1,2 韩锦勇 ꢀ 张军鹏 ꢀ 姚世杰 ꢀ 王ꢀ 文 ( 1. 山西煤炭进出口集团有限公司;2. 河南理工大学能源科学与工程学院) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 为缓解鹿台山煤矿矿井采掘接续紧张的状况,同时减少相邻工作面区段巷道掘进工 程量,降低掘进工程费用,确保 2203 工作面顺利接替,对 2202 工作面轨道顺槽进行沿空留巷试验。 根据巷道围岩地质条件,通过理论分析,并结合切顶卸压预裂爆破顶板技术,提出了切顶卸压沿空 留巷支护方案。 通过连续观测工作面回采期间的巷道围岩变形特征,总结了切顶卸压沿空留巷的 矿压显现规律。 分析结果对于鹿台山矿沿空留巷实践有一定的参考价值。 关键词ꢀ 切顶卸压ꢀ 沿空留巷ꢀ 矿压显现规律ꢀ 围岩变形 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 053 Deformation Regularity and Reinforcing Supporting Design of the Surrounding Rock in Gob Side Entry Retaining of Lutaishan Mine 1 1 2 1,2 Han Jinyong ꢀ Zhang Junpeng ꢀ Yao Shijie ꢀ Wang Wen ( 1. Shanxi Coal Import & Export Group Co. ,Ltd. ;2. School of Energy Science and Engineering,Henan Polytechnic University) Abstractꢀ In order to alleviate the tension situation of continuous mining of Lutaishan Mine,reduce the amount of roadway tunneling in the adjacent working face sections and the cost of tunneling,and en- sure the smooth replacement of 2203 working face,the test of god side entry retaining along the track of 2202 working face is done. According to the surrounding rock geological conditions of the roadway,and based on theoretical analysis and preꢁsplit blasting roof technique,the supporting scheme of gob side en- try retaining by roof cutting and pressure relieving is proposed. The mine pressure development regularity in gob side entry retaining by roof cutting and pressure relieving is summarized by continuously observing the surrounding rock deformation data of the roadway during stoping process. The above study results can provide reliable reference for the practice of god side entry retaining of Lutaishan Mine. Keywordsꢀ Roof cutting and pressure relieving,Gob side entry retaining,Mine pressure develop- ment regularity,Surrounding rock deformation ꢀ ꢀ 利用沿空留巷技术可以降低开采成本、提高煤 赋存稳定,结构简单,煤层厚度最大为 3. 2 m,最小 # 炭资源回收利用率,避免因留设煤柱使巷道处于应 为 1. 35 m,平均 2. 2 m,直接顶为砂质泥岩、1 煤层、 [ 1-2] 。 本研究对鹿台山 力增高区,增加巷道支护难度 泥岩,平均厚度约 10 m,顶板较易管理。 底板为砂 质泥岩,平均厚约 3. 54 m。 基本顶为细粒砂岩,岩 石坚硬,一般不易冒落。 煤层倾角最大为 8°,最小 为 2°,平均为 5°。 2202 工作面长 159. 6 m,平均可 采长度为 1 237. 5 m,地面标高 1 000 ~ 1 075 m,煤 层底板标高为 679 ~ 806 m。 煤矿 2202 工作面轨道顺槽进行沿空留巷试验,并对 切顶卸压沿空留巷支护方案进行设计和应用。 1 1 ꢀ 切顶卸压沿空留巷设计方案 . 1ꢀ 矿井地质条件 # 鹿台山矿 2202 工作面所采煤层为 2 煤层,煤层 1 . 2ꢀ 超前预裂切缝 超前预裂切缝即在超前工作面一定范围的巷道 ꢀ ꢀ 韩锦勇(1982—),男,工程师,030006 山西省太原市。 内,采用预裂爆破技术,使巷道上方顶板和回采帮上 1 80 ꢀ ꢀ 韩锦勇ꢀ 张军鹏等:鹿台山矿沿空留巷围岩变形规律分析及补强支护设计ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 [ 3-6] 。 方顶板之间形成切缝,阻断基本顶之间的联系,消除 或减小采空区侧基本顶对巷道的影响,同时促进采 空区侧顶板垮落形成巷帮(图 1) 图 1ꢀ 超前预裂切缝示意 1 . 3ꢀ 顶板补强支护 mm,每排布置 3 根锚索, 沿竖直方向布 置, 间 排 距 1 000 mm×1 000 mm,靠近回采帮的锚索距回采 帮 800 mm,距煤柱帮 3 600 mm;采用 4 支树脂药卷 锚固,上部为 2 支 K2335 型树脂药卷,下部为 2 支 Z2360 型树脂药卷,如图 2、图 3 所示。 设计在原有支护的基础上增加高强预应力锚索 补强支护,锚索锚固端应至少进入细粒砂岩 1 m 以 上深处,以确保锚固段进入稳定坚硬岩层,确保锚固 力。 顶板补强支护锚索规格为 ϕ21. 6 mm×13 300 图 2ꢀ 顶板补强支护断面(单位:mm) 1 . 4ꢀ 监测方案 1)成缝效果窥视。 采用 GD3Q-GA 型钻孔电 视对窥视钻孔进行观测。 2)巷道表面位移监测。 采用“十字布点法”布 置表面位移监测测点。 (6)工作面液压支架受力监测。 临近切顶巷道 50 m 范围内,每 7 架布置 1 个测站,50 m 范围外每 11 架布置 1 个测站,通过远程监控方式在线监测。 各类测站布设如图 4 所示。 ( ( 2ꢀ 讨ꢀ 论 ( 3)巷道顶板离层监测。 采用顶板离层监测分 2. 1ꢀ 巷道锚索受力 以工作面开始推进处为基点,沿工作面推进方 向布设测站,每 50 m 布设 1 个测站,分析锚索应力 站,每 50 m 布设 1 个,观测顶板离层量。 ( ( 4)锚索受力监测。 采用锚索测力计观测。 随工作面推进的关系,确定工作面推进后的巷道稳 定期。 在工作面推进后围岩应力未增加至锚索预紧 力 ,锚索受力在2018年7月10日开始突然增加进 5)巷道单体液压支柱监测。 单体液压支柱压 力记录仪,记录工作面回采过程中超前支承压力和 滞后临时支护压力的变化规律。 1 81 总第 600 期 现代矿业 2019 年 4 月第 4 期 压实,重新构成新的稳定结构,对巷道影响较小,巷 道也逐步稳定,巷道稳定时间约为 90 d(工作面推 进距离约 200 m)。 ( 2)巷道稳定期顶底板移进与距切眼位置之间 的关系。 距开切眼(基点)200 ~ 250 m 段,顶底板移 进量较大,通过对该段顶底板岩性的分析,发现顶底 板岩性发生了变化,故而有必要增加补强支护,延迟 撤柱时间,加大监测力度。 2 . 4ꢀ 巷道变形 ( 1)顶板移进量。 工作面推进影响过渡期(巷 6-7] 以及巷道稳定期(采 [ 图 3ꢀ 顶板补强支护平面(单位:mm) 道受采动影响,变形较大) 空区侧重新压实稳定,工作面推进较远,影响相对较 小),巷道顶板位移量最大约 80 mm,顶板下沉量在 允许范围内,巷道顶板成型效果较好,巷道稳定时间 约 90 d。 ( 2)底鼓量。 巷道底板位移量最大约 40 mm, 底鼓量在允许范围内,巷道无底鼓危害,巷道底板成 型效果较好。 ( 3)两帮位移量。 沿空留巷两帮收敛量变化规 律与顶底板矿压显现规律相似,工作面距离测点 50 m 以外,两帮收敛几乎无变化,进入工作面推进影响 过渡期范围内,两帮收敛量逐渐加剧。 随着工作面 不断推进,巷道也逐步再次趋于稳定。 3 ꢀ 结ꢀ 语 为确保鹿台山矿 2203 工作面顺利接替,对该工 作面轨道顺槽进行了沿空留巷试验,结合切顶卸压 预裂爆破顶板技术,设计了切顶卸压沿空留巷支护 方案,总结了切顶卸压沿空留巷的矿压显现规律,可 供类似矿山参考。 图 4ꢀ 矿压观测测站布设 行卸压,之后随着时间推进,锚索峰值为 141 kN,之 后数值随时间推移逐步稳定。 通过观察可以发现, 稳定时间约为工作面推进 90 d(工作面推进距离约 2 00 m),采空区侧围岩逐步压实稳定。 . 2ꢀ 顶板深部位移 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 2 [ [ [ [ [ 1]ꢀ 何满潮,陈上元,郭志飚,等. 切顶卸压沿空留巷围岩结构控制 及其工程应用[J]. 中国矿业大学学报,2017,46(5):959-969. 2]ꢀ 韩克琦,王玉浚. 中国能源消费的发展趋势与前景展望[J]. 中 国矿业大学学报,2004,33(1):1-5. 通过对顶板离层检测仪获取的数据进行分析, 留巷段顶板深部位移在工作面推进至留巷发生了剧 [ 6] 。 烈变化,下沉量与顶板下沉量观测结果一致 . 3ꢀ 巷道顶底板移进规律 1)巷道顶底板移进与工作面之间的关系。 工 3]ꢀ 王巨光,王ꢀ 刚. 切顶卸压沿空留巷技术探讨[J]. 煤炭工程, 2 2 012,44(1):24-26. ( 4]ꢀ 刘吉存. 赵固一矿 16 煤层切顶卸压沿空留巷技术研究[D]. 青 岛:山东科技大学,2017 作面推进前期主要受采动影响,引起巷道围岩变化, 造成巷道顶底板移进量逐步增加,顶底板移进量相 对较小,可以忽略不计;工作面推进过渡期由于工作 面推进至测点附近,工作面推进前后采空区侧矸石 垮落,重新形成巷帮,巷道顶底板移进量突然增加, 随着工作面往前推进,采空区侧逐步稳定,对巷道影 响逐步降低;巷道稳定期,由于工作面推进相对较 远,对巷道影响相对较小,采空区侧逐步稳定,重新 5]ꢀ 王维维,李凤仪,蓝永伟. 切顶卸压沿空留巷技术研究及应用 [J]. 黑龙江科技大学学报,2014,24(1):20-23. [6]ꢀ 薛ꢀ 斌,胡少平,雷亚勇. 切顶卸压沿空留巷支护技术及矿压 规律分析[J]. 陕西煤炭,2018(4):9-12. [ 7]ꢀ 马资敏,郭志飚,陈上元. 深部中厚煤层切顶留巷围岩变形规 律与控制研究[J]. 煤炭科学技术,2018,46(2):112-118. ( 收稿日期 2018-11-11ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) 1 82
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