论文部分内容阅读
[摘 要]针对古城煤矿的3煤层工作面顺槽围岩实际情况，对原有的支护方案进行分析，提出改进方案。
[关键词]工作面顺槽；围岩控制；支护
中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0270-01
1 工程概况
该矿井有着丰富的煤矿储量，煤质优质，且具有良好的开采技术条件。目前该矿井开采的煤层主要3号煤层。3号煤层的平均厚度在8.5米。实施开采时，主要利用综采放顶煤技术。该地区呈现出单斜构造，煤层平均厚度在8米左右，而且煤层比较稳定。煤层的倾角浅部比较缓，深部比较陡。矿井老顶主要成分为中砂岩，含有的砂质不均匀，质地比较坚硬，颜色呈深灰色，局部含有硅质层，其纹理比较明显，厚度在18米左右；矿井的直接顶主要成分为砂质泥岩，黑灰色，块状结构，性脆，含植物化石，呈滑面，其厚度2米左右。矿井直接底主要为砂质泥岩，黑色，夹炭质条带，沿层面有黑色片状矿物，其厚度在3米左右；矿井的老底成分主要为砂质泥岩，上部石英长石为主含云母，且有清晰的層理，下部含炭质泥质胶结，厚度在5米左右。
2 矿井原有支护方式
目前，该矿井工作面顺槽在落煤、岩的方式主要有以下几点：落煤采用放炮的方式。打眼采用风动锚头、气腿式风锤。三级矿采用乳化炸药爆破的方式，水炮泥及软炮泥进行封口，防爆型半导体发爆器引爆。采用挖掘式装载机进行掘进装货。在运送煤、岩时，采用皮带、刮板输送机接力的方式。采用“三八”作业制进行循环作业，每班施工人员一边挖掘一边安装支护设备。综采放顶煤工作面顺槽沿着3煤底板板进行掘进，巷道的规格为4米乘3.5米。矿井巷道的顶部采用锚索配合Ф12mm钢筋加工而成的钢梯加强支护。锚索的直径为21.8毫米的高强度低松弛钢绞线，其长度为8米，锚固的长度为1.9米，锚索预紧力为110kN。在矿井的顶板位置铺设钢筋网，钢筋网的材料为Φ6 mm钢筋，网片的规格为2000毫米乘1000毫米，网孔的规格为80毫米乘80毫米，搭接的长度为80毫米，每160毫米用双股绑丝进行绑扎。采用左旋无纵筋高强螺纹钢的树脂锚杆，结合W钢带对两帮进行支护，采用专用锚杆托盘、帮钢带进行封帮，钢带垂直于巷道底板进行安装。锚杆的抗拉拔力在40kN以上。螺母的扭矩为200 N·m。
目前，该矿井工作面顺槽的支护方式为高强锚杆联合锚索，但是由于选择支护参数时不够合理，施工质量管理不够规范，导致3号煤层的掘顺槽遭到了不同程度的破坏。经检查发现，3号煤层的顶板出现了平行于巷道轴向的裂缝，而且面积比较大，严重影响了工作面的安全掘进，因此，优化3号煤层综采放顶煤工作面的支护参数，已经成为了必须解决的问题。
3 优化顺槽锚杆锚索支护参数
该矿井综采放顶煤工作面顺槽掘进的宽度为4000毫米，巷中掘进的高度为3500毫米。对顶板进行支护的锚杆主要采用了左旋螺纹钢高强的锚杆，并匹配高强拱形托盘与高强螺母，再用加长的树脂锚固。矿井的顶板，用钢筋网进行辅助支护，钢筋网的材料为钢筋，顶板的钢筋网规格为2000毫米乘1000毫米，相邻网的搭接长度在100毫米左右，并用铁丝扣进行联结。顶板锚索使用了高强度的低松弛钢绞线制，长度为8000毫米左右，一排使用三根，其中间距为2000毫米，排距为2000毫米，两根锚索距离巷道两帮1000毫米。锚索需要用两支树脂锚固剂进行锚固，锚固长度在1400毫米左右，且在距离锚索锚固端1300毫米的位置装置挡圈。锚索托盘采用高强托盘，如果在安装锚索时不能垂直于巷道顶板，还需要安装调心球垫，锚索的预紧力在300kN以上。两帮锚杆采用左旋螺纹钢高强的锚杆，并匹配高强拱形托盘及高强螺母，用加长树脂锚固。锚杆的预紧力矩在300 N·m以上，500N·m以下。两帮金属网的规格分别为2000毫米乘1000毫米，相邻网搭接的长度在100毫米左右，并将其用铁丝钮扣联结在一起，网扣的间距在200毫米以内。
4 巷道围岩变形观测分析
该优化方案，在该矿井的工作面顺槽试验巷段设置了两个测站。第1个测站，在试验巷段掘进60米的位置，在与第一个测站间隔120米的位置设置了第2个测站。然后对这两个测站进行监测，获取相关数据，并对这些数据进行统计处理，得出工作面顺槽的围岩变形位移曲线。在对试验巷段实施监测的第20天，参数开始稳定。巷道的顶板、底板以及两帮围岩的变形量变小，最终左帮和右帮的移近量在35毫米左右，顶板及底板的移近量在25毫米左右。由此可知，这种新的支护方案对于控制巷道围岩变形有较好的效果。经工程试验表明，该支护方案可行。
参考文献
[1]陈超.采煤工作面顺槽支护设计与应用[J].江西煤炭科技，2016，38（04）：23-24，29.
[2]任建喜，张杨洋，张琨.深埋厚煤层综放工作面顺槽支护技术研究[J].煤炭技术，2014，33（10）：104-107.
[3]王朗朗，刘混举.大采高综采工作面顺槽超前支护技术分析[J].煤矿机械，2014，35（05）：10-12.
[4]任建喜，郑赞赞，张琨等.深埋特厚煤层综放工作面顺槽破坏规律与支护技术[J].煤矿安全，2014，45（02）：53-56.
[5]任建喜，王传智，王联合等.大佛寺矿40108综放工作面运输顺槽修复支护技术[J].煤矿安全，2013，44（06）：70-72.
[6]刘海旗.综采放顶煤工作面顺槽支护设计分析[J].机械管理开发.2018（06）.
[7]大采高综采工作面顺槽超前支护技术分析[J].王朗朗，刘混举.煤矿机械.2014（05）.
[关键词]工作面顺槽；围岩控制；支护
中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0270-01
1 工程概况
该矿井有着丰富的煤矿储量，煤质优质，且具有良好的开采技术条件。目前该矿井开采的煤层主要3号煤层。3号煤层的平均厚度在8.5米。实施开采时，主要利用综采放顶煤技术。该地区呈现出单斜构造，煤层平均厚度在8米左右，而且煤层比较稳定。煤层的倾角浅部比较缓，深部比较陡。矿井老顶主要成分为中砂岩，含有的砂质不均匀，质地比较坚硬，颜色呈深灰色，局部含有硅质层，其纹理比较明显，厚度在18米左右；矿井的直接顶主要成分为砂质泥岩，黑灰色，块状结构，性脆，含植物化石，呈滑面，其厚度2米左右。矿井直接底主要为砂质泥岩，黑色，夹炭质条带，沿层面有黑色片状矿物，其厚度在3米左右；矿井的老底成分主要为砂质泥岩，上部石英长石为主含云母，且有清晰的層理，下部含炭质泥质胶结，厚度在5米左右。
2 矿井原有支护方式
目前，该矿井工作面顺槽在落煤、岩的方式主要有以下几点：落煤采用放炮的方式。打眼采用风动锚头、气腿式风锤。三级矿采用乳化炸药爆破的方式，水炮泥及软炮泥进行封口，防爆型半导体发爆器引爆。采用挖掘式装载机进行掘进装货。在运送煤、岩时，采用皮带、刮板输送机接力的方式。采用“三八”作业制进行循环作业，每班施工人员一边挖掘一边安装支护设备。综采放顶煤工作面顺槽沿着3煤底板板进行掘进，巷道的规格为4米乘3.5米。矿井巷道的顶部采用锚索配合Ф12mm钢筋加工而成的钢梯加强支护。锚索的直径为21.8毫米的高强度低松弛钢绞线，其长度为8米，锚固的长度为1.9米，锚索预紧力为110kN。在矿井的顶板位置铺设钢筋网，钢筋网的材料为Φ6 mm钢筋，网片的规格为2000毫米乘1000毫米，网孔的规格为80毫米乘80毫米，搭接的长度为80毫米，每160毫米用双股绑丝进行绑扎。采用左旋无纵筋高强螺纹钢的树脂锚杆，结合W钢带对两帮进行支护，采用专用锚杆托盘、帮钢带进行封帮，钢带垂直于巷道底板进行安装。锚杆的抗拉拔力在40kN以上。螺母的扭矩为200 N·m。
目前，该矿井工作面顺槽的支护方式为高强锚杆联合锚索，但是由于选择支护参数时不够合理，施工质量管理不够规范，导致3号煤层的掘顺槽遭到了不同程度的破坏。经检查发现，3号煤层的顶板出现了平行于巷道轴向的裂缝，而且面积比较大，严重影响了工作面的安全掘进，因此，优化3号煤层综采放顶煤工作面的支护参数，已经成为了必须解决的问题。
3 优化顺槽锚杆锚索支护参数
该矿井综采放顶煤工作面顺槽掘进的宽度为4000毫米，巷中掘进的高度为3500毫米。对顶板进行支护的锚杆主要采用了左旋螺纹钢高强的锚杆，并匹配高强拱形托盘与高强螺母，再用加长的树脂锚固。矿井的顶板，用钢筋网进行辅助支护，钢筋网的材料为钢筋，顶板的钢筋网规格为2000毫米乘1000毫米，相邻网的搭接长度在100毫米左右，并用铁丝扣进行联结。顶板锚索使用了高强度的低松弛钢绞线制，长度为8000毫米左右，一排使用三根，其中间距为2000毫米，排距为2000毫米，两根锚索距离巷道两帮1000毫米。锚索需要用两支树脂锚固剂进行锚固，锚固长度在1400毫米左右，且在距离锚索锚固端1300毫米的位置装置挡圈。锚索托盘采用高强托盘，如果在安装锚索时不能垂直于巷道顶板，还需要安装调心球垫，锚索的预紧力在300kN以上。两帮锚杆采用左旋螺纹钢高强的锚杆，并匹配高强拱形托盘及高强螺母，用加长树脂锚固。锚杆的预紧力矩在300 N·m以上，500N·m以下。两帮金属网的规格分别为2000毫米乘1000毫米，相邻网搭接的长度在100毫米左右，并将其用铁丝钮扣联结在一起，网扣的间距在200毫米以内。
4 巷道围岩变形观测分析
该优化方案，在该矿井的工作面顺槽试验巷段设置了两个测站。第1个测站，在试验巷段掘进60米的位置，在与第一个测站间隔120米的位置设置了第2个测站。然后对这两个测站进行监测，获取相关数据，并对这些数据进行统计处理，得出工作面顺槽的围岩变形位移曲线。在对试验巷段实施监测的第20天，参数开始稳定。巷道的顶板、底板以及两帮围岩的变形量变小，最终左帮和右帮的移近量在35毫米左右，顶板及底板的移近量在25毫米左右。由此可知，这种新的支护方案对于控制巷道围岩变形有较好的效果。经工程试验表明，该支护方案可行。
参考文献
[1]陈超.采煤工作面顺槽支护设计与应用[J].江西煤炭科技，2016，38（04）：23-24，29.
[2]任建喜，张杨洋，张琨.深埋厚煤层综放工作面顺槽支护技术研究[J].煤炭技术，2014，33（10）：104-107.
[3]王朗朗，刘混举.大采高综采工作面顺槽超前支护技术分析[J].煤矿机械，2014，35（05）：10-12.
[4]任建喜，郑赞赞，张琨等.深埋特厚煤层综放工作面顺槽破坏规律与支护技术[J].煤矿安全，2014，45（02）：53-56.
[5]任建喜，王传智，王联合等.大佛寺矿40108综放工作面运输顺槽修复支护技术[J].煤矿安全，2013，44（06）：70-72.
[6]刘海旗.综采放顶煤工作面顺槽支护设计分析[J].机械管理开发.2018（06）.
[7]大采高综采工作面顺槽超前支护技术分析[J].王朗朗，刘混举.煤矿机械.2014（05）.