復(fù)合頂板大跨度綜采大切眼快掘工藝實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

隨著礦井綜采工作面智能化設(shè)備的應(yīng)用,要求綜采工作面切眼寬度不斷增大。大跨度對(duì)施工和支護(hù)帶來(lái)一系列亟待解決的問(wèn)題,嚴(yán)重影響礦井安全生產(chǎn),本文針對(duì)黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦1003智能化綜采工作面切眼的施工情況,總結(jié)出大跨度煤巷掘進(jìn)工藝及支護(hù)技術(shù)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

復(fù)合頂板就是由下軟上硬巖石構(gòu)成,巖層間夾有薄層軟弱巖層的頂板,從本質(zhì)上講,復(fù)合頂板是指?jìng)雾?、直接頂較薄易冒,易冒直接項(xiàng)上部老頂巖層堅(jiān)硬,回采時(shí)偽項(xiàng)、直接頂與上部老頂離層、抽漏從而引發(fā)漏垮型冒頂,導(dǎo)致工作面液壓支架壓死或倒架.從近期我礦所回采的e12101工作面來(lái)看,大多數(shù)冒頂、壓死支架、倒架事故中,為復(fù)合頂板造成的占相當(dāng)大的比重.因此對(duì)于復(fù)合頂板管理方法的研究就顯得尤為重要.

通過(guò)對(duì)翟鎮(zhèn)煤礦三采四層煤托夾矸綠色開(kāi)采的研究分析,對(duì)實(shí)施復(fù)合頂板開(kāi)采研究奠定了經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。并且通過(guò)實(shí)施應(yīng)用解決了復(fù)合破碎頂板條件下支護(hù)難度大、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全系數(shù)低管理難度大的問(wèn)題。

成山礦東一采區(qū)是城山礦主要采區(qū),3#層屬于優(yōu)質(zhì)煤層,低灰分、低硫。煤層高度4.0-4.5米。頂板為復(fù)合頂板,采用錨桿、錨索、錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù),起到了良好的支護(hù)效果。

為研究復(fù)合頂板沿空巷道圍巖變形破壞機(jī)理及控制技術(shù),基于該類(lèi)巷道變形破壞特征的分析,得到巷道變形破壞的主要原因是沒(méi)有考慮復(fù)合頂板沿空巷道圍巖特性、支護(hù)強(qiáng)度低、變形不協(xié)調(diào)和沒(méi)有發(fā)揮圍巖的承載能力,揭示了復(fù)合頂板沿空巷道圍巖變形破壞機(jī)理,研究了合理的圍巖控制技術(shù):1)優(yōu)化臨時(shí)支護(hù)工藝,減少?gòu)?fù)合頂板空頂時(shí)間,2)噴漿封閉圍巖,防止復(fù)合頂板風(fēng)化,3)高強(qiáng)度高預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)、底角錨桿、二次支護(hù)增加復(fù)合頂板層間結(jié)合力,提高兩幫承載能力并控制底鼓,4)向采空區(qū)傾斜錨索增強(qiáng)基本頂關(guān)鍵塊穩(wěn)定性,保護(hù)內(nèi)承載結(jié)構(gòu).工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果表明,圍巖表面位移和復(fù)合頂板離層得到有效控制,基本頂很快穩(wěn)定.

東坡煤礦在復(fù)合頂板大斷面切眼掘進(jìn)中改變?cè)瓉?lái)的木棚梯形支護(hù)方式,成功應(yīng)用錨索網(wǎng)支護(hù),證明錨索網(wǎng)支護(hù)是能夠?qū)崿F(xiàn)安全、快速和經(jīng)濟(jì)的一種支護(hù)形式,為今后復(fù)合頂板大斷面采用錨索網(wǎng)支護(hù)提供依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

針對(duì)三軟5m厚煤層綜采一次采全高7.6m大跨度切眼,采用工字鋼梁與單體支柱、錨索、金屬網(wǎng)并輔以玻璃鋼錨桿的聯(lián)合支護(hù)形式和邊擴(kuò)邊安的平行作業(yè)方式,有效地控制了頂?shù)装宓淖冃?保證了支架安全、快捷安裝。

懸浮支柱大采高技術(shù)是解決厚度在3.0m左右,走向較短可采塊段開(kāi)采技術(shù)難題,提高煤炭資源回收率,降低巷道掘進(jìn)率,提高工作面單產(chǎn)的有效途徑。岱河煤礦在復(fù)合頂板條件下,通過(guò)使用柱塞懸浮式單體液壓支柱實(shí)施大采高技術(shù),充分發(fā)揮了懸浮支柱行程大和穩(wěn)定性高的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了較厚煤層炮采一次采全高,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

針對(duì)某煤礦大斷面復(fù)合頂板回采巷道具體地質(zhì)條件,采用理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐相結(jié)合的方法,對(duì)大斷面復(fù)合頂板巷道支護(hù)方式進(jìn)行了研究分析。理論分析得出,增大支護(hù)阻力pb,可以控制巷道圍巖塑性區(qū)的發(fā)展,而肩部和底角是巷道受力大、最容易破壞的位置。計(jì)算得出,巷道圍巖最大破壞范圍最大為1.39m,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際確定頂板錨桿采用ф20mm的螺紋鋼錨桿,長(zhǎng)度為2.5m,間排距為1000mm×900mm?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得出,工作面巷道頂?shù)装逡平坷鄯e最大為108mm,兩幫移近量累積最大為98mm,巷道頂板最大離層量為55mm,支護(hù)效果良好,研究成果可為其他礦區(qū)大斷面復(fù)合頂板煤層開(kāi)采提供依據(jù)。

一、工作面概況2221工作面為大峰礦羊齒采區(qū)二2層煤一分層炮采工作面.該面走向長(zhǎng)度465m,傾斜長(zhǎng)172m,煤層傾角4-19°,平均10°,煤層厚度平均9.9m。該工作面上覆巖層依次溝:a:灰黑色泥巖.厚度0.1m.b:煤線.厚度0.2m,c:灰黑色泥巖,厚度0.35m,d:煤線厚度0.4m,e:灰黑色泥巖,偽頂.厚度0.2m,f:灰黑色細(xì)砂巖,厚度20.5m,g:灰褐色粉砂巖,厚度10m,根據(jù)綜合柱狀圖分析,該工作面屬?gòu)?fù)合頂板下開(kāi)采(見(jiàn)圖1)

基于王家?guī)X煤礦大斷面復(fù)合頂板回采巷道地質(zhì)條件,采用數(shù)值模擬方法錨網(wǎng)索支護(hù)方案的圍巖控制效果。巷道頂板離層觀測(cè)和巷道表面位移監(jiān)測(cè)驗(yàn)證了,方案及參數(shù)的合理性,可為類(lèi)似條件提供借鑒。

針對(duì)大斷面軟弱復(fù)合頂板巷道支護(hù)難度大、服務(wù)期間變形劇烈以及垮冒突發(fā)性強(qiáng)的問(wèn)題,提出采用桁架錨索與錨桿(索)聯(lián)合控制方法。建立桁架錨索支護(hù)頂板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,分析了桁架錨索對(duì)頂板的主動(dòng)控制作用;結(jié)合數(shù)值模擬方法對(duì)組合支護(hù)方案和參數(shù)確定,并在現(xiàn)場(chǎng)2-1101切眼進(jìn)行實(shí)踐,支護(hù)效果良好,具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

沿空留巷是一項(xiàng)較完善的技術(shù),軟巖頂板并留雙巷技術(shù),在礦井生產(chǎn)中較少采用。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,在軟巖頂板煤層采煤工作面留雙巷解決了通風(fēng)和瓦斯巷道的難題。就軟巖頂板留雙巷的方法和有關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行論述,對(duì)留雙巷的問(wèn)題提出解決方法。

謝橋煤礦在c13-1煤層回采巷道中積極推進(jìn)支護(hù)改革,在總結(jié)1221(3)等工作面錨索網(wǎng)支護(hù)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì),成功解決了三軟煤層復(fù)合頂板沿空送巷的錨、索、網(wǎng)支護(hù)難題,為類(lèi)似情況的巷道支護(hù)提供了重要的參考依據(jù)。

錨網(wǎng)支護(hù)近年來(lái)已推廣應(yīng)用于煤礦采掘巷道的控頂,大斷面、高地應(yīng)力、復(fù)合頂板地質(zhì)條件下的煤巷錨網(wǎng)支護(hù)成為錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的一項(xiàng)重點(diǎn)與難點(diǎn)研究項(xiàng)目。結(jié)合羊泉煤業(yè)3107回風(fēng)順槽煤巷大斷面、復(fù)合頂板錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究,實(shí)踐證明錨網(wǎng)支護(hù)在大斷面、高地應(yīng)力、復(fù)合項(xiàng)板地質(zhì)條件下應(yīng)用成功。

桁架錨桿在大跨度巷道頂板加固中的應(yīng)用——介紹了利用桁架錨桿支護(hù)技術(shù)對(duì)受多次采動(dòng)影響的大跨度巷道頂板支護(hù)加固，使破碎離層圍巖相互擠壓，改善了頂板巖梁的應(yīng)力狀態(tài)，提高了頂板圍巖自身承載能力，從而實(shí)現(xiàn)控制巷道變形和防止冒頂?shù)哪康摹?/p>

通過(guò)對(duì)桃山礦二采區(qū)79#層一、二水平工作面的回采實(shí)踐,針對(duì)復(fù)合頂板中厚煤層偽頂極易垮落、頂板難以管理的煤層,采取措施后可采用走向長(zhǎng)壁全部垮落法開(kāi)采,并能取得安全、高效、低成本、低灰分的良好效益

為解決復(fù)合頂板大斷面開(kāi)切眼支護(hù)難題,根據(jù)王家?guī)X煤礦20106工作面大斷面開(kāi)切眼的地質(zhì)條件,通過(guò)物理模擬試驗(yàn)分析了復(fù)合頂板大斷面開(kāi)切眼圍巖變形破壞特征,結(jié)果表明:大斷面復(fù)合頂板開(kāi)切眼頂?shù)捉羌绊敯逡鬃冃纹茐?開(kāi)切眼擴(kuò)幫期間圍巖變形破壞明顯超過(guò)掘巷期間圍巖變形,提出了具有針對(duì)性的圍巖控制對(duì)策,確定工作面開(kāi)切眼采用"二次成巷+錨網(wǎng)索+單體液壓支柱"聯(lián)合支護(hù)方式,現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐結(jié)果顯示,開(kāi)切眼最大離層量為9mm,最大斷面收縮率為6.6%,支護(hù)方案較好地控制了大斷面開(kāi)切眼的圍巖變形。

本文介紹了龍煤股份公司雞西分公司雙河煤礦首次采用新型高強(qiáng)度樹(shù)脂錨桿在動(dòng)壓區(qū)內(nèi)支護(hù)3#煤層綜采工作面上巷的基本情況,通過(guò)支護(hù)實(shí)踐總結(jié)分析了在特厚復(fù)合頂板情況下在動(dòng)壓區(qū)內(nèi)支護(hù)的一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),為以后掘送3#煤層以及頂動(dòng)壓掘送巷道提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

小直徑管縫錨桿在回采巷道復(fù)合頂板中的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)桃山礦二采區(qū)79層一、二水平工作面的回采實(shí)踐,針對(duì)復(fù)合頂板中厚煤層偽項(xiàng)極易垮落,頂板難以管理的煤層,采取措施后可采用走向長(zhǎng)壁全部垮落法開(kāi)采.并能取得安全、高效、低成本、低灰分的良好效益.

復(fù)合頂板巷道支護(hù)問(wèn)題是困擾興安煤礦巷道支護(hù)的一個(gè)難題,隨著開(kāi)采深度的不斷加大,這一問(wèn)題日益突出,嚴(yán)重制約了該礦的安全生產(chǎn),采用錨桿錨索鋼筋網(wǎng)架棚噴碹加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù),解決了深部復(fù)合頂板巷道支護(hù)的難題,并取得了良好的效果。