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切顶卸压无巷旁充填沿空留巷采空区侧巷帮形成规律
2019-07-10
针对鹿台山煤矿矿井采掘接续紧张状况,对2202 工作面轨道巷进行了切顶卸压无巷 旁充填沿空留巷钱柜娱乐游戏平台。理论分析了沿空留巷采空区侧巷帮形成过程,并在工作面后方沿空留巷巷 帮采用“挡矸金属网+可伸缩U 型钢+木板背帮”方式进行挡矸防护,对工作面回采期间巷道围岩变 形进行了观测,总结了切顶卸压沿空留巷采空区侧巷帮形成规律。研究表明:采用沿空留巷可以使 回采工作面少掘1 条区段巷道,减少煤柱损失,实现连续开采。
Serial No. 602 June. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 602期 2019 年 6 月第 6 期 切顶卸压无巷旁充填沿空留巷采空区侧巷帮形成规律 郭文喜 山西煤炭进出口集团鹿台山煤业有限公司) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 针对鹿台山煤矿矿井采掘接续紧张状况,对 2202 工作面轨道巷进行了切顶卸压无巷 旁充填沿空留巷钱柜娱乐游戏平台。 理论分析了沿空留巷采空区侧巷帮形成过程,并在工作面后方沿空留巷巷 帮采用“挡矸金属网+可伸缩 U 型钢+木板背帮”方式进行挡矸防护,对工作面回采期间巷道围岩变 形进行了观测,总结了切顶卸压沿空留巷采空区侧巷帮形成规律。 研究表明:采用沿空留巷可以使 回采工作面少掘 1 条区段巷道,减少煤柱损失,实现连续开采。 关键词ꢀ 沿空留巷ꢀ 切顶卸压ꢀ 围岩变形ꢀ 档杆防护 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 06. 026 Forming Regularity of Roadway Sides of the Side of Goaf of Gob-side Entry Retaining by No-roadside Filling by Roof Cutting Pressure Relief Guo Wenxi ( Lutaishan Coal Company,Shanxi coal Import & Export Group Co. ,Ltd. ) Abstractꢀ In view of the continuous tension of mining in the coal mine of Lutaishan Coal Mine,the test of side roadway side of the goaf along the goaf with the top relief pressure of 2202 working face is done. The formation process of side roadway of goaf retaining roadway along goaf is analyzed theoretically, and gangue retaining roadway along goaf behind working face is protected by " gangue retaining metal net + retractable U-shaped steel + wooden backwall" . The surrounding rock deformation data of roadway dur- ing mining are continuously observed,and the regularity characteristics of side roadway formation of goaf retaining roadway along goaf during roof cutting and pressure relief are summarized. The study results show that the excavation work of one roadway of mining working face can be avoided by gob-side entry re- taining,the loss of coal pillar can be reduced,and the goal of continuous mining is realized. Keywordsꢀ Gob-side entry retaining,Roof cutting pressure relief,Surrounding rock deformation, Protective gear bottles ꢀ ꢀ 近年来,沿空留巷在我国得到了快速发展,以切 间的联系,使侧向支撑压力峰值降低,并向煤层深部 [ 1] [3] 顶卸压为主的无巷旁充填沿空留巷 与巷旁充填 转移 。 采用巷旁充填沿空留巷,巷旁充填设备投 [ 2] 支护沿空留巷 为比较常见的留巷方式。 巷旁充 填沿空留巷,主要利用充填体与巷道围岩的协同对 巷道起支撑维护作用,保证回采后巷道依旧可以保 持稳定,以便服务于下一个工作面布设;无巷旁充填 切顶卸压沿空留巷,主要是超前于工作面一定范围 的巷道内,采用预裂爆破技术,将巷道上方顶板和采 空区上方顶板之间形成超前预裂切缝,阻断老顶之 入大,前期投资费用较大;而切顶卸压沿空留巷方法 投入设备较少,可避免出现充填带来的材料运输问 题,具有系统简单、成本低等优点。 1 ꢀ 采空区侧巷帮形成分析 切顶卸压沿空留巷主要依据“砌体梁”理论 [ 4] , 超前工作面一段距离,采用预裂爆破技术预先对巷 [ 5] 道顶板进行定向预裂爆破 ,形成预裂爆破切缝, 阻断巷道上部老顶与采空区侧老顶之间的联系,阻 断巷道顶板与采空区顶板之间的应力传递,利用围 岩压力与岩石碎胀性,使采空区侧顶板可以自然垮 ꢀ ꢀ 郭文喜(1967—),男,工程师,030006 山西省晋城市沁水县。 9 9 总第 602 期 现代矿业 2019 年 6 月第 6 期 塌、冒落,随着采空区侧顶板垮塌、冒落,在档杆结构 超前工作面一定距离时,对巷道进行顶板超前 [ 6] 处形成一面矸石帮 。 作为巷道顶板岩层结构的 一个支撑点,将上覆岩层载荷有效吸收至采空区。 切顶卸压沿空留巷工作面布设及其分区如图 1 所 示。 图 1ꢀ 切顶卸压沿空留巷工作面布设及其分区示意 常规充填支护是利用人工充填形成一面充填墙 体,用充填体阻挡采空区侧矸石冒落,同时由充填体 与采空区冒落的矸石共同承载巷道顶板压力,传递 [ 5-6] 巷道上部岩层压力 [8] 石墙、木垛等发展为高水速凝材料 、膏体材料 、 。 目前充填材料由原始的矸 [ 7] [ 9] 柔模混凝土 等。 其工作面布设如图 2 所示。 图 2ꢀ 巷旁充填支护沿空留巷工作面布设 采空区侧巷帮形成过程如图 3 ~ 图 6 所示。 图 3ꢀ A-A 断面 1 00 ꢀ ꢀ 郭文喜:切顶卸压无巷旁充填沿空留巷采空区侧巷帮形成规律ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 6 月第 6 期 图 7 所示。 图 4ꢀ B-B 断面 图 7ꢀ 采空侧巷帮受力分析 对采 空 侧 巷 帮 矸 石 进 行 受 力 分 析 可 知: F层间错动引起的滑动阻力 + F垂直作用力引起的摩擦力 = G分层自重 + F上分层施加层间垂直应力 。 由于超前预切顶,对与巷旁采空 区 上 部 岩 层 分 析 切 缝 处 没 有 作 用 力, 有 F垂直作用力引起的摩擦力 = 0,则 F层间错动引起的滑动阻力 = G分层自重 + F上分层施加层间垂直应力 ,随采空区上部顶板垮落,当期垮 落到 G分层自重 +F上分层施加层间垂直应力 >F层间错动引起的滑动阻力 时, 则该分层与上部岩层完全离层,该分层岩石完全垮 塌。 直接顶受力也可进行类似分析。 图 5ꢀ C-C 断面 由切顶卸压沿空留巷技术原理可知,沿空留巷 巷道稳定性主要受工作面端头后方的“ 弧形三角 [ 11] 板” 及采空区内留巷上方的顶板残留边界的影 响,影响因素均位于煤层上方的基本顶细粒砂岩内。 因此确定切顶卸压沿空留巷顶板超前预裂切缝高度 [ 12] H0 为煤层顶板基本细粒砂岩上边界 。 同时要保 障采空区顶板垮落堆积高度大于顶板原来厚度,通 过合理验算使切顶后矸石垮落可以填满采空区。 图 6ꢀ D-D 断面 预切缝破后,顶板受到爆破应力波扰动,原有支护可 [ 10] 能会松动甚至失效,出现顶板离层、下沉等 ,故需 要对原有支护进行检验加固,进行补强支护并对巷 道进行加强支护。 2 ꢀ 采空侧巷帮档矸防护 工作面后方沿空留巷巷帮挡矸防护采用“挡矸 [ 13] 金属网+可伸缩 U 型钢+木板背帮” 进行防护,为 防止移架后顶板直接垮落窜入巷道,应确保移架前 将挡矸网和挡矸柱施工完毕。 超前预裂切缝即在超前工作面一定范围内的巷 道内,采用预裂爆破技术,使巷道上方顶板和回采帮 上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。 通过超前预裂切缝, 断开巷道上方基本顶与采空区之间的联系,切断上 部 岩 层 的 “ 悬 臂 梁 ” 结 构, 则 在 切 缝 处, F垂直作用力引起的摩擦力 =0,当岩层间错动引起的滑动阻力 无法承载直接顶与基本顶自重与上部岩层施加的垂 直应力时,发生离层,直接顶与基本顶则会直接垮 落,在档杆结构作用下,在采空区侧形成了巷帮,如 为防止单体液压支柱回撤造成巷道变形,应进 行补强设计支护,在采空区布设直径 400 mm 墩柱, 外部为 8 mm 厚钢桶,将其内部注入混凝土,注满压 实,墩柱上部加木楔使其可以与巷道顶板相接,降低 由于单体液压支柱回撤对巷道的影响,增加巷道稳 定性。 墩柱布设于巷道采空区侧,紧邻采空区,布置 间隔为 8 m。 3 ꢀ 采空侧巷帮形成效果 为考察鹿台山煤矿 2202 轨道巷切顶卸压沿空 1 01 Serial No. 602 June. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 602期 2019 年 6 月第 6 期 西煤炭,2018(2):17-20. 3]ꢀ 马广兴. 柔模混凝土沿空留巷和切顶卸压沿空留巷对比分析 J]. 能源与环保,2018(10):185-189. 留巷成巷后的效果,采用“十字交叉法”对巷道变形 量进行观测。 2202 轨道巷实施切顶卸压沿空留巷 自 2018 年 3 月 15 日开始施工,截至目前,工作面回 采已有 800 m。 通过对观测数据分析得知,巷道顶 板位移量最大约为 80 mm,巷道底板位移量最大约 为 40 mm,巷道两帮无明显变形,成巷效果较好。 [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ 4]ꢀ 侯忠杰. 对浅埋煤层“短砌体梁”、“ 台阶岩梁” 结构与砌体梁 理论的商榷[J]. 煤炭学报,2008(11):1201-1204. 5]ꢀ 黄ꢀ 洁,杨ꢀ 壮,王火彬,等. 坚硬顶板预裂爆破切顶卸压沿空 留巷技术研究[J]. 煤炭与化工,2017(10):61-63. 6]ꢀ 朱ꢀ 珍,张科学,袁红平. 切顶卸压沿空留巷碎石巷帮控制技 术及应用[J]. 煤炭科学技术,2018(3):25-32. 4 ꢀ 结ꢀ 论 ( 1)将采空区侧矸石垮塌过程分为 3 个阶段, 7]ꢀ 丁ꢀ 涛. 高水速凝材料隔离墙在矿井回采工作面中的应用 分别为碎矸石垮落、巷道矸石帮形成、矸石帮压实 3 个阶段。 利用矸石碎胀性,使垮落高度大于岩层厚 度,则采空区侧矸石可以被重新压实,巷道顶部岩层 与实体煤形成的承载体可以重新形成稳定结构。 [ J]. 煤矿现代化,2018(3):37-42. 8]ꢀ 吕学刚. 膏体充填开采条带煤柱覆岩运移规律研究[J]. 煤炭 科技,2018(3):41-43. 9]ꢀ 马广兴. 柔模混凝土沿空留巷和切顶卸压沿空留巷对比分析 [ J]. 能源与环保,2018(10):185-189. ( 2)通过对切顶卸压沿空留巷巷道现场观测, 10]ꢀ 侯永鹏. 深孔爆破预裂顶板及其对综放面初采期矿压与瓦斯 影响规律的研究[D]. 太原:太原理工大学,2017. 11]ꢀ 高晓将,朱建明. 综放工作面端头区弧形板形成的力学机理 分析[J]. 山西建筑,2016(3):62-64. 巷道顶板位移量最大约 80 mm,巷道底板位移量最 大约 40 mm,巷道两帮无明显变形,成巷效果较好。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 12]ꢀ 王文杰. 切顶卸压沿空留巷技术爆破工艺应用[J]. 煤,2018, 27(8):15-16. [ [ 1]ꢀ 杨ꢀ 森,周冰川,李迎富,等. 无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿 压显现规律及关键支护技术[ J]. 煤矿安全,2018 (8):222- [13]ꢀ 张ꢀ 宇,陈占清. 沿空留巷围岩受力变形特征及其支护优化 设计[J]. 煤炭工程,2018,50(10):130-133. 230. 2]ꢀ 李有春. 综放工作面巷旁充填沿空留巷支护技术研究[J]. 山 ( 收稿日期 2019-03-04ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) 跃进煤矿冲击危险工作面大直径卸压钻孔深度优化 1 2 2 3 朱广民 ꢀ 张ꢀ 恒 ꢀ 刘ꢀ 洋 ꢀ 朱亚威 ( 1. 山东省微山湖矿业集团有限公司欢城煤矿;2. 中国矿业大学矿业工程学院; 3. 黑龙江科大欣欣环保科技有限公司) 2D ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 采用 FLAC 数值模拟软件,以跃进煤矿 25110 工作面地质条件为基础,建立了大直 ꢀ 径钻孔卸压深度的优化模型,结合能量传播衰减理论,得到了钻孔卸压后的冲击危险指数表达式, 在一定的参数条件下分析并比较了不同深度大直径卸压钻孔的卸压效果。 研究表明:当 25110 工 作面大直径卸压孔深度为 45 m 时,冲击危险指数最小,卸压效果最明显。 关键词ꢀ 冲击地压ꢀ 大直径钻孔ꢀ 数值模拟ꢀ 钻孔优化ꢀ 卸压效果 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 06. 027 Optimization of Large Diameter Pressure Relief Borehole Depth in Impact Dangerous Working Face in Yuejin Coal Mine 1 2 2 3 Zhu Guangmin ꢀ Zhang Heng ꢀ Liu Yang ꢀ Zhu Yawei ( 1. Huancheng Coal Mine,Shandong Weishan Lake Mining Group Co. ,Ltd. ;2. School of Mines,China University of Mining & Technology;3. Heilongjiang Keda Xinxin Environmental Protection Tech ꢀ ꢀ 朱广民(1972—),男,工程师,277600 山东省济宁市微山县。 Abstractꢀ Based on the geological conditions of 通信作者ꢀ 张ꢀ 恒(1991—),男,博士研究生,221116 江苏省徐 Yuejin Coal Mine 25110 working face,the optimization 州市大学路 1 号。 1 02
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