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摘 要:内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司不连沟煤矿现采6号煤层,该煤层直接顶以泥岩、炭质泥岩、粘土岩等软岩为主,根据不连沟煤矿已回采的5个工作面对相邻下区段煤柱和巷道的压力显现来看,采空区侧煤柱和巷道受上区段回采工作面的采动影响,矿压显现,帮部移近量大,底鼓严重,巷道变形量较大,严重的影响了工作面的安全生产。
关键词:煤柱;顶板管理;巷道;矿压分析;治理
1 前言
根据不连沟煤矿已回采的5个工作面对相邻下区段煤柱和巷道的压力显现来看,采空区侧煤柱和巷道受上区段回采工作面的采动影响较大,矿压显现强烈,帮部移近量大,底鼓严重,巷道变形量较大,严重地影响了工作面的安全生产,针对以上情况提出了巷道受相邻回采工作面采动影响帮部移近量大,顶板下沉、底鼓严重,巷道变形量大作为治理课题进行研究。
2 F6105综放工作面与F6106辅运顺槽的概况
2.1 F6105综放工作面概况
F6105综放工作面走向长度为1753m,工作面长度为239.5m,煤厚平均为15.6m,采4m,放11.6m,该工作面北邻F6104综放工作面采空区,南为F6106工作面辅运顺槽相隔煤柱20m。
F6105工作面伪顶为灰黑色炭质泥岩,厚度0.3~0.8m,赋存不稳定,薄层状结构。直接顶为泥岩、砂质泥岩,厚约3.8~12.3m,在Y0406孔附近6煤直接顶为粗砂岩厚约14.8m。老顶为粗砂岩厚4~22m,裂隙发育,其顶板属于不稳定岩石。直接底为泥岩、砂质泥岩厚6~10m,由西向东逐渐增厚。
2.2 F6106辅运顺槽概况
F6106工作面辅运顺槽北临F6105工作面,相隔20m煤柱,沿6号煤层底板布置。F6106工作面辅运顺槽采用锚网支护,顶部加锚索支护,矩形断面,净宽5.5m,净高3.7m。支护参数为:顶板布置规格为Φ18×2500mm 的等强杆体高强度无纵筋左旋螺纹钢锚杆,间距1.0m,梅花形布置,顶部锚杆交替配合H型钢梁和W钢带使用,顶部加设Φ17.8×8000mm的锚索,间距2.0m,梅花形布置;工作面两帮各布置Φ18×2500mm的等强杆体高强度无纵筋右旋螺纹钢锚杆,间距0.9m,梅花形布置,帮锚杆配合H型钢梁使用,副帮(靠F6105工作面采空区侧)。
3 工作面巷道矿压显现及应力分布分析
3.1 矿压显现分析
通过不连沟煤矿已回采的且受上区段工作面采动影响的5个工作面巷道的矿压显现规律分析,采空侧巷道受上区段工作面回采及本工作面回采影响,矿压显现特别明显,帮部移近量大,底鼓严重,严重影响工作面安全生产。下面就选取已回采中一个F6105工作面进行分析:
F6105综放工作面辅运顺槽北与F6104综放工作面相邻,区段煤柱为20m,辅运顺槽受到F6104综放工作面采动影响如下:
(1)2012年9月13日,F6104综放工作面回采剩余600m位置时,F6105综放工作面辅运顺槽巷道变形严重,帮鼓、底鼓严重,巷道两帮最大移近量为1m,顶底板最大移近量为0.5m,严重影响F6105综放工作面的设备安装及正常回采,为了确保F6105综放工作面设备安装及工作面的正常回采,采取了辅运顺槽0~1500m范围内巷道扩帮、起底及帮部加强支护。
(2)2013年2月15日,F6105综放工作面辅运顺槽100~140m范围内巷道受F6104综放工作面回采影响,出现严重底鼓,巷道顶底板最大移近量为500mm,影响了F6105工作面辅运顺槽车辆的正常通行,为保证车辆的安全通行,对此段巷道进行起底施工,起底施工完成后进行砼底板施工。
3.2 应力分布分析
根据中国矿业大学钱鸣高教授提出的关键层理论,分析回采工作面关键层结构分析主要考虑结构块之间的作用力、冒落矸石的支撑力及上覆软岩层和关键层的自重。
采空区侧巷道在受工作面回采影响阶段,在超前支承压力与侧向支承压力叠加的作用下,A岩块下方的煤体直接顶压缩下沉,C岩块下方的矸石压缩下沉,B岩块发生旋转下沉,其稳定性及位态发生变化。从图中可以看出,采空侧巷道位于关键块B下方,由此可见块B 对于综放工作面采空侧巷道覆岩结构的稳定是很重要的,见图1所示。
图1 综放工作面机头、机尾未放煤时采空侧巷道顶板结构
4 结束语
通过计算确定L1即为基本顶周期来压步距,而基本顶的侧向断裂跨度与基本顶周期来压步距近似相等,因此,基本顶的周期来压步距L1在一定程度上决定了基本顶的侧向断裂跨度。侧向断裂跨度越大,对采空侧巷道的变形影响越大。采空区侧煤柱和巷道受上区段回采工作面的采动影响,矿压显现,帮部移近量大,底鼓严重,巷道变形量较大,严重的了工作面的安全生产。
参考文献
[1]高明仕,窦林名,张农,等.冲击矿压巷道围岩控制的强弱强力学模型及其应用分析[J].岩土力学,2008,(2):359-364.
[2]孟凡刚.六家煤矿运输巷道矿压观测与数据分析[J].矿业快报,2008,(6):98-99,104.
[3]王登科.芙蓉矿区巷道矿压显现及控制研究[D].重庆大学,2006.
[4]李志强.复杂应力条件下深部软岩巷道矿压控制研究[D].重庆大学,2006.
[5]马强.深部巷道变形机理及支护技术研究[D].辽宁工程技术大学,2006.
[6]王怀新.巷道矿压观测分析方法探讨[J].煤矿开采,2003,(2):67-68,79.
(作者单位:内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司)
关键词:煤柱;顶板管理;巷道;矿压分析;治理
1 前言
根据不连沟煤矿已回采的5个工作面对相邻下区段煤柱和巷道的压力显现来看,采空区侧煤柱和巷道受上区段回采工作面的采动影响较大,矿压显现强烈,帮部移近量大,底鼓严重,巷道变形量较大,严重地影响了工作面的安全生产,针对以上情况提出了巷道受相邻回采工作面采动影响帮部移近量大,顶板下沉、底鼓严重,巷道变形量大作为治理课题进行研究。
2 F6105综放工作面与F6106辅运顺槽的概况
2.1 F6105综放工作面概况
F6105综放工作面走向长度为1753m,工作面长度为239.5m,煤厚平均为15.6m,采4m,放11.6m,该工作面北邻F6104综放工作面采空区,南为F6106工作面辅运顺槽相隔煤柱20m。
F6105工作面伪顶为灰黑色炭质泥岩,厚度0.3~0.8m,赋存不稳定,薄层状结构。直接顶为泥岩、砂质泥岩,厚约3.8~12.3m,在Y0406孔附近6煤直接顶为粗砂岩厚约14.8m。老顶为粗砂岩厚4~22m,裂隙发育,其顶板属于不稳定岩石。直接底为泥岩、砂质泥岩厚6~10m,由西向东逐渐增厚。
2.2 F6106辅运顺槽概况
F6106工作面辅运顺槽北临F6105工作面,相隔20m煤柱,沿6号煤层底板布置。F6106工作面辅运顺槽采用锚网支护,顶部加锚索支护,矩形断面,净宽5.5m,净高3.7m。支护参数为:顶板布置规格为Φ18×2500mm 的等强杆体高强度无纵筋左旋螺纹钢锚杆,间距1.0m,梅花形布置,顶部锚杆交替配合H型钢梁和W钢带使用,顶部加设Φ17.8×8000mm的锚索,间距2.0m,梅花形布置;工作面两帮各布置Φ18×2500mm的等强杆体高强度无纵筋右旋螺纹钢锚杆,间距0.9m,梅花形布置,帮锚杆配合H型钢梁使用,副帮(靠F6105工作面采空区侧)。
3 工作面巷道矿压显现及应力分布分析
3.1 矿压显现分析
通过不连沟煤矿已回采的且受上区段工作面采动影响的5个工作面巷道的矿压显现规律分析,采空侧巷道受上区段工作面回采及本工作面回采影响,矿压显现特别明显,帮部移近量大,底鼓严重,严重影响工作面安全生产。下面就选取已回采中一个F6105工作面进行分析:
F6105综放工作面辅运顺槽北与F6104综放工作面相邻,区段煤柱为20m,辅运顺槽受到F6104综放工作面采动影响如下:
(1)2012年9月13日,F6104综放工作面回采剩余600m位置时,F6105综放工作面辅运顺槽巷道变形严重,帮鼓、底鼓严重,巷道两帮最大移近量为1m,顶底板最大移近量为0.5m,严重影响F6105综放工作面的设备安装及正常回采,为了确保F6105综放工作面设备安装及工作面的正常回采,采取了辅运顺槽0~1500m范围内巷道扩帮、起底及帮部加强支护。
(2)2013年2月15日,F6105综放工作面辅运顺槽100~140m范围内巷道受F6104综放工作面回采影响,出现严重底鼓,巷道顶底板最大移近量为500mm,影响了F6105工作面辅运顺槽车辆的正常通行,为保证车辆的安全通行,对此段巷道进行起底施工,起底施工完成后进行砼底板施工。
3.2 应力分布分析
根据中国矿业大学钱鸣高教授提出的关键层理论,分析回采工作面关键层结构分析主要考虑结构块之间的作用力、冒落矸石的支撑力及上覆软岩层和关键层的自重。
采空区侧巷道在受工作面回采影响阶段,在超前支承压力与侧向支承压力叠加的作用下,A岩块下方的煤体直接顶压缩下沉,C岩块下方的矸石压缩下沉,B岩块发生旋转下沉,其稳定性及位态发生变化。从图中可以看出,采空侧巷道位于关键块B下方,由此可见块B 对于综放工作面采空侧巷道覆岩结构的稳定是很重要的,见图1所示。
图1 综放工作面机头、机尾未放煤时采空侧巷道顶板结构
4 结束语
通过计算确定L1即为基本顶周期来压步距,而基本顶的侧向断裂跨度与基本顶周期来压步距近似相等,因此,基本顶的周期来压步距L1在一定程度上决定了基本顶的侧向断裂跨度。侧向断裂跨度越大,对采空侧巷道的变形影响越大。采空区侧煤柱和巷道受上区段回采工作面的采动影响,矿压显现,帮部移近量大,底鼓严重,巷道变形量较大,严重的了工作面的安全生产。
参考文献
[1]高明仕,窦林名,张农,等.冲击矿压巷道围岩控制的强弱强力学模型及其应用分析[J].岩土力学,2008,(2):359-364.
[2]孟凡刚.六家煤矿运输巷道矿压观测与数据分析[J].矿业快报,2008,(6):98-99,104.
[3]王登科.芙蓉矿区巷道矿压显现及控制研究[D].重庆大学,2006.
[4]李志强.复杂应力条件下深部软岩巷道矿压控制研究[D].重庆大学,2006.
[5]马强.深部巷道变形机理及支护技术研究[D].辽宁工程技术大学,2006.
[6]王怀新.巷道矿压观测分析方法探讨[J].煤矿开采,2003,(2):67-68,79.
(作者单位:内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司)