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综采工作面回撤通道矿压观测研究

发布时间:

第14卷第1期(总第86期)
2009年2月









V01.14No.I(Series No.86)
February 2009

Coal mining Technology

综采工作面回撤通道矿压观测研究
万镇,吴士良
(山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛266510)

【摘要]

针对煤层松软破碎顶板条件,对T作面末采期主回撤通道围岩变形和垛武支架工作

阻力进行现场观测,分析研究了通道顶板来压显现规律及其围岩变形破坏特征。提出在工作面距主回 撤通道9m前应完成对巷道的加强支护,并提高垛式支架工作阻力,进一步改进两帮支护形式等建议。 [关键词] 松软岩层;回撤通道;围岩运动;矿压显现 [文献标识码】A [文章编号】1006-6225(2009)01-0085-02 [中图分类号】I"1)322

Observation of Underground Pressure in Dismantling Channel of Fllll.mechanized

Mining

Face

WAN Zheng.WU Shi.1iang
(Resource
and Environment Engineering College,Shandong University

ofScience&Technology,Qingdao 266510,China)

Abstract:For the condition of soft coal and cracked roof,on—the—spot observation of surrounding rock deformation and working resist-
ance

of corduroy in dismantling roadway during
are

end—mining

are

finished.Underground pressure behavior rule and deformation and bro-
are

ken characteristic of surrounding rock finished

analyzed in this paper.Follow suggestions main dismantling

put forward.Reinforcing

supporting

should be

before mining face is 9m far
of
two

away

channel.Working resistance of corduroy should be added and supporting

structure

sides should be

impmved fimher.
pressure

Key words:soft rock;dismantling channel;movement of surrounding rock;underground

behavior

在煤矿生产过程中,工作面回采结束后需将设 备搬运至新工作面安装,设备搬家速度直接影响整 个矿井产量。某矿采用辅巷多通道方式进行设备回 撤,在工作面末采期,主回撤通道要经历回采工作 面超前支承压力影响的全过程,采动影响十分强 烈,巷道变形破坏严重,给回撤工作带来危险和困 难,而且工程进展缓慢。以往经验证明,直接原因 是顶板岩层的松软破碎,而支护效果不理想也是造 成搬家困难的重要原因。为此,对该矿15104工作 面末采期回撤通道进行矿压观测,为通道支护和岩 层控制提供依据,以确保通道安全与回撤顺利。 1概述

形,回撤通道宽5.0m,高3.8m。回撤通道原始支 护方式为锚网索联合支护,工作面贯通前采用垛式 支架和单体液压支柱对整条通道加强支护。由于顶 板松软破碎,又受超前支承压力的影响较大,致使 通道内垛式支架容易被压死,单体支柱易折损。因 此,合理的支护形式,尤其是搬家前的二次加强支 护就显得极其重要。

<>删方向

一支架及其他综采设备的运输方向
15104工作面煤层厚度*均5.2m,走向长度 2200m,倾向长度300m。煤层顶底板岩性为粉砂 岩、砂质泥岩,多泥质和钙质胶结,顶底板岩石为 软弱岩层,强度低,而且极易风化破碎,给顶板控 制带来困难,制约搬家倒面工作。 搬家倒面工作采用辅巷多通道回撤方式(图 1),预掘主回撤通道和辅回撤通道各1条,两通 道间共掘5条联络巷,主、辅回撤通道断面均呈矩
【收稿日期】2008-09—24 [作者简介】万镇(1983~),男。山东泰安人,在读硕士研究生。主要从事矿山压力与岩层控制研究。 85 1一主回撤通道;2一联络巷;3一回撤辅运通道; 4一运输巷道;5一纹车碉室;6一调车硐室

图l

辅巷多通道快速搬家工艺

2矿压观测方法 观测仪器采用综采支架工作阻力连续记录仪, 在主回撤通道1联巷、3联巷和5联巷巷口附*,

万方数据

总第86期





开采

2009年第1期

共布置3个测站,测站编号为I,Ⅱ和Ⅲ。每个测 站布置2台记录仪,6个垛式支架上布设6台记录 仪,自动监测和记录垛式支架工作阻力。 同时,对支架的活柱下缩量和通道煤壁片帮等 宏观矿压显现状况进行现场跟班观测。 3围岩运动及其矿压显现
3.1

压力影响,通道内单体支柱损坏严重,据统计 15104工作面主回撤通道内单体支柱折损率达 36%。由现场观察可知,2008年5月1日16时工 作面距通道约9m时,通道内存在明显顶板断裂响 声,5月2日3时工作面距回撤通道7.5m时,顶 板掉渣,声响持续增大,有明显而猛烈的闷雷声, 煤柱内煤体也有明显断裂声响。 3.2垛式支架工作阻力 (1)测站I 从观测结果(图3)可以看出, 工作面*辆嘀骰爻吠ǖ涝迹保福恚Ъ芄ぷ髯枇 一直较*稳,并保持在6210kN左右,自此至工作 面距主回撤通道约9m,支架工作阻力有小幅提高, 增大到6665kN;此后,支架工作阻力开始突变。 工作面*辆嘀骰爻吠ǖ涝迹常叮硎保Ъ芄ぷ 阻力突变至9186kN,此后至回撤开始,支架工作 阻力没有较大幅度变化,基本保持稳定。

围岩变形破坏特征 (1)煤壁片帮 观测开始时,由于工作面距

离回撤通道较远,回撤通道受工作面采动影响较 小,煤壁有少许片帮,且深度相对较小,一般100 —300mm,但片帮块度较大,主要发生在工作面 侧。自2008年4月30 13开始,回撤通道受工作面 采动影响逐渐增强,煤壁片帮愈显剧烈,片帮块度 和范围逐渐增大。随工作面的临*,回撤通道靠辅 回撤通道一侧煤壁片帮也逐渐加剧,最大片帮深 800mm,工作面距通道3.6m时,大块度片帮煤埋 压多个垛式支架。 (2)项板下沉 自2008年4月30日21时工 作面距主回撤通道17m至5月3 13 1时工作面贯 通,对主回撤通道内安设有支架压力记录仪的支架 进行活柱缩量观测。 在工作面末采期直到贯通的过程中,垛式支架 活柱下缩量持续增大,从图2可以看出,活柱缩量 增大明显分为2个时段。从通道前方17m至3.6m 为第1个阶段,该时段持续时间约39h,持续* 步距13.4m,支架活柱缩量37.9~134mm,下沉速 度0.97~3.44mm/h。
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图3测站1支架工作阻力分布

(2)测站Ⅱ

图4的观测结果表明,工作面

*辆嘀骰爻吠ǖ涝迹福砬埃Ъ茏枇疚 定,此后开始突变。工作面*辆嘀骰爻吠ǖ 6m左右时,支架工作阻力达到最大值约10926kN。 此后,工作阻力基本保持稳定,但支架工作阻力普 遍大于支架额定工作阻力(10000kN)。

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图2主回撤通道内支架活柱下缩量变化曲线

从工作面位于通道前3.6m开始至采通为第2 个阶段,该时段持续时间约13h,*骄啵常叮恚 支架活柱缩量248—416.5mm,下沉速度19.08~ 32.04mm/h。由此可见,在观测期内通道受超前支 承压力影响,巷道围岩持续变形,当工作面距通道 3.6m时,顶板下沉量迅速增加,两帮*吭龃螅 巷道围岩变形破坏严重,矿压显现剧烈。 (3)其他矿压显现
86

图4

测站Ⅱ支架工作阻力分布

(3)测站Ⅲ

图5的观测结果表明,工作面

推至距主回撤通道约8.3m前,支架工作阻力基本 保持稳定,约6300kN;此后,支架工作阻力开始 突变,工作面*辆嘀骰爻吠ǖ涝迹常叮硎保 架工作阻力达到最大值10518kN;此后支架工作阻 (下转59页)

受工作面采动超前支承

万方数据

卿水利:深井复合顶巷道卸压让压综合支护技术

2009年第1期

(86)型液压锚杆钻机,中空六方钻杆,+28 打卸压孔用QFZ一22轻型防突钻机。 3.3.4施工顺序

mm

3.3.5矿压观测与分析 为了较全面地揭示复合顶板巷遭在“超高强 让压锚杆+M型钢带+钢笆网+锚索与卸压孔” 联合支护形式中煤岩的运动规律和变形情况,设置 了3个变形测试断面,主要测试巷道两帮内挤和顶 板下沉量。 测试结果如图2所示。

人字型钻头;打帮锚杆用ZFSl2型煤风动钻机;

爆破落煤一临时支护一铺顶网一打顶板锚杆孔 _安装顶板钢带和锚杆_出渣一挂巷帮网一安装巷 帮钢带和锚杆一联网。
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图2测试断面位移曲线

测试结果表明,联合支护技术后,大大提高了 围岩的整体性和围岩强度,由被动支护转化为主动 支护,从而有效控制了巷道顶板下沉、两帮内挤和 底鼓,顶板*均下沉量51.Omm,两帮*均内挤 69.4ram,且巷道的后期变形均较小,已趋于稳定。


支护结构能够满足深埋高应力碎裂围岩返修巷道的 支护和稳定要求。可以充分发挥锚杆、锚索、联合 支护的优点,充分利用了超高强让压锚杆、锚索的 长度、韧性、刚度等属性互相补充、互相强化,刚 柔并济,形成了高强度、高弹性的稳定承载体,能 够解决松软超高地应力巷道的强度低,扩容变形量 大,扩容应力大,稳定性差等支护难题,对国内外 的巷道支护都有一定的指导意义。
【责任编辑:王兴库】

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实施“超高强让压锚杆+锚网+M型钢带梁 +锚索+卸压孔”联合支护技术后,形成的联合 (上接86页) 力基本保持稳定。支架工作阻力发生突变后,普遍 大于额定工作阻力(10000kN)。


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损较多,矿压显现异常剧烈。 (2)工作面距主回撤通道9—8m前,通道内 垛式支架工作阻力较*稳,工作面*辆嘀魍ǖ 约3.6m时,支架阻力达到最大值,且超过支架额 定工作阻力。 (3)工作面*辆嘀魍ǖ涝迹梗硎保爸 承压力对通道围岩影响逐渐增大,因此,在此之 前,必须完成对通道围岩的加强支护。

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(4)垛式支架是支护顶板的有效形式,且其 额定工作阻力应在10000kN以上,避免发生通道 顶板的冒顶事故。 (5)对主回撤通道两帮的支护应进一步加强, 以防煤壁严*铩
[参考文献】 [1]陈炎光,陆士良.中国煤炭巷道围岩控制[M].徐州:中国
矿业大学出版社,1994. [2]赵俊辉,等.回撤通道贯通回采期顶板岩层控制研究[J]. 技术经验及应用,2003(5). [3]米新民.康家滩矿88101综采面通道贯通回采期间的顶板岩层 控制分析[J].山西煤炭,2005(2). [责任编辑:毛德兵] 59

图5测站Ⅲ支架工作阻力分布

15104工作面末采期间,3个测站观测分析结 果表明,工作面距主回撤通道约9~8m时,通道 顶板及两帮出现变形;工作面停采前3.6m时,围 岩变形和支架工作阻力发生突变,矿压显现剧烈。 4结论与建议 (1)工作面*辆嘀骰爻吠ǖ涝迹常叮碇 前,通道顶板下沉量*稳增加;此后,顶板下沉产 生突变式的增大,通道煤壁片帮严重,单体支柱折

万方数据

综采工作面回撤通道矿压观测研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 万镇, 吴士良, WAN Zheng, WU Shi-liang 山东科技大学,资源与环境工程学院,山东,青岛,266510 煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY 2009,14(1) 0次

参考文献(3条) 1.陈炎光.陆士良 中国煤炭巷道围岩控制 1994 2.赵俊辉 回撤通道贯通回采期顶板岩层控制研究 2003(05) 3.米新民 康家滩矿88101综采面通道贯通回采期间的顶板岩层控制分析[期刊论文]-山西煤炭 2005(02)

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