沿空留巷矿压显现规律在040605综采工作面的实践

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  [摘 要]本文中详细阐述了沿空留巷技术在煤矿综采工作面回采过程中的施工工艺及留巷支护方式。通过对沿空留巷矿压显现规律与围岩变形规律的分析,提出了沿空留巷技术方案为巷内支护和巷帮支护的可行性技术参数。
  [关键词]综采工作面; 风巷沿空留巷; 围岩控制;矿压显现;巷帮支护
  中图分类号:TD353 文献标识码: 文章编号:
  引 言:沿空留巷(gob-side entryretaining)采煤工作面后沿采空区边缘维护原回采巷道。为了回收传统采矿方式中留设的保安煤柱。采用一定的技术手段将上一区段的顺槽重新支护留给下一个区段使用。这种留巷的做法是沿着采空区边缘在原顺槽位置保留就称为沿空留巷。沿空留巷可以最大限度回收资源、避免煤体损失。
  一、040605综采工作面概况
  040605综采工作面走向起伏较大,煤层倾角11°,煤厚1.4m-2.7m,运输巷667m,回风巷(沿空留巷)667m,工作面长:268m, 040605工作面冲刷带顶板岩性为中、细砂岩,灰白色、钙泥质胶结、弱含水,最大涌水量90 m3/h,正常涌水量30m?/h,工作面是复合型顶板,层状夹煤线,泥质胶结,遇水变软,易冒落。
  二、煤层结构
  六煤层为中厚煤层,工作面煤层厚度在1.4~2.7m, 煤岩普氏系数f=3~3.5 ,煤层厚度变化较大,煤层类型为半暗淡型煤,阶梯状或参差状断口,外生裂隙较发育。工作面机巷掘进至开口向前686m处揭露一走向逆断层, F6断层产状为倾向79°,平均倾角25°,落差5.4m,高差为14.12m。根据040603机巷揭露情况,断层沿走向延伸至机巷B14测点处煤层有明显起伏,推测为受该断层影响,预计断层影响长度为642米。因此040605机巷不在往前掘进,退后至H13测点开切眼。
  三、采煤方法及工艺
  本工作面选用单一煤层走向长壁式采煤方法、一次采全高,采空区采用全部垮落法处理,工作面采用U型通风方式。工艺流程为;割煤→推溜(装、运煤)→移架→采空区全部垮落。工作面采用掩护式液压支架维护顶板,回风顺槽采用混凝土膏材料充填沿空留巷,其余采空区顶板为自然垮落法管理。
  四、巷道超前支护设计
  风巷超前支护采用在原来工字钢梁间套一梁二柱支护。钢梁采用2.6mπ型钢梁,间距800mm;上排单体支柱距上帮500mm,下排单体支柱距下帮500mm,所有超前支柱成排成行支设。若风巷顶板压力大一梁二柱支护不能满足支护需要时则变为一梁四柱支护(中间两排支柱距离上下两排支柱各500mm)。
  五、沿空留巷顶板围岩运动特性
  1.观测方法:
  采用“顶板离层仪”或“十字”布桩法观测巷道顶板下沉量,每十天观测一次。风巷按照在顶板设置的每20m一组观测点对巷道进行观测。
  2012年09月26日,10月06日,10月16日观测点数据均为:墙体距离OB 1870 (mm) 、顶底距离CD 1895 (mm)、OB变化量为0(mm)、CD变化量为0(mm),2012年10月27日顶底距离CD为 1875 (mm)、CD变化量为20(mm) 。通过观测记录分析:工作面回采初期风巷顶底板位移量和混凝土墙位移量较小,超前工作面开采60m范围内顶底板位移量较大。原因是040605工作面回采过程中顶板破碎及040603沿空留巷采空区影响。在此阶段我队及时编制了巷道维护的补充安全技术措施,将风巷超前原来的套“一梁二柱”支护变更为一梁三柱支护,维护了超前顶板的完整性,减小了其下沉量。同时对巷道压力较大段进行了套棚维护使得巷道多数顶板下沉量得到了有效控制。风巷80m-140m所设置的液压枕压力表观测数据变化为0Mpa,说明该段巷道在现阶段较稳定。
  通过顶板离层观测和十字布桩数据分析和显示:我们可以得出我队在回采过程中80m—100m时,巷道开始变形破坏严重,顶底板移近量达10mm—20mm/d,重点表现为底板鼓起,100m范围之后顶板破碎更大。随着工作面推进速度的变化及采高、控顶距的影响,采场矿压显现极为明显。
  2.当工作面回采至500m时,风巷(沿空留巷)的矿压观测显现:选9#矿压观测点,在超前50m内设置矿压观测点每天进行观测,2013年2月20日至2013年3月1日观测数据如下:两帮距离AB均为3000(mm)、AB变化量均为0(mm), 顶底距离CD观测数据依次为:2050、2050、2000、1980、1960 、1900、1850、1800、1800、1780 (mm),CD变化量依次为02、20、 50、 70 、90 、150、200、250、250、270 (mm),OC观测值分别为:1380、1370 、1340、1310 、1270、1220 、1160、1100、1000、1000 (mm),OC变化量依次为03、 10 、40 、70、110 、160、220、280、380、380 (mm),煤壁距离S依次为:50、 44 、40、 36、 31、 25、20、17、410(mm)。
  040605工作面2月份利用电液控制系统对178台支架进行实时矿压观测,矿压观测数据自动记录。从生成的曲线图可以看出共有4次来压,工作面来压时表现很明显。支架显示最大平均压力值为360.3bar(36.03Mp),最小平均压力值268.6bar(26.8Mp)。
  通过以上顶板离层观测和十字布桩数据分析和显示:我们可以得出我队在回采距巷口200m时,巷道开始变形破坏,顶底板移近量达10mm—20mm/d,100m范围之后顶板破碎更大。随着工作面推进速度的变化及采高、控顶距的影响,采场矿压显现极为明显。
  工作面回采期間超前50m范围内开始巷道下帮出现片帮现象,超前巷道顶底板移近量较明显,底板鼓起,进入超前工作面30m开始巷道底鼓明显,混凝土墙出现向上帮方向倾斜现象,混凝土墙钻底明显,根据上述情况我队采取措施严格控制超前支柱初撑力保证初撑力达到11.5Mpa以上,同时保证超前支柱保持足够的迎山角,减小了巷道压力显现及顶板的下沉量,使得巷道多数顶板下沉量得到了有效控制。同时对于巷道高度较低处进行起底工作,保证了风巷超前的巷道高度能满足规程规定。
  六、预防顶板压力集中的安全技术措施
  加强巷道支护,采用端头锚杆加木板梁、双排锚索联合支护,提高巷道抵压冲击能力,提前对工作面风巷(沿空留巷50m)范围内进行人工起底,起底厚度不小于300mm,回采过程中,对超前范围内进行增设单体支柱支护,所有单体支柱必须穿铁底靴,确保单体支柱初撑力大于90KN(11.4mpa),及时在风巷上帮贴混泥土墙壁支设单体支柱,防止混凝土墙倾倒。
  结束语:
  巷道施工后,根据矿压观测,巷道两帮和顶板移近量较小,不到100mm,但是底鼓量平均为300mm,最大500mm,在巷道使用前,需要起底使巷道达到设计高度要求。总体来说,巷道基本上稳定,顶板完整,能满足使用需要。
  参考文献
  【1】何满潮;袁和生;靖洪文;王方荣;景海河.中国煤矿锚杆支护理论与实践.科学出版社,2004-04
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  作者简介:陈玉锋 综采一队主管技术员 2009年毕业于西安科技大学采矿工程专业 助理工程师
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