薄煤层开采沿空留巷矿压规律研究与分析

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  摘要:为研究薄煤层开采沿空留巷矿压规律,以翟镇煤矿11504W工作面巷旁支护为研究背景,采用“水泥+水泥浆液”为充填材料,在11504W轨道巷每隔50m布置一测点,采用十字观测法计算两帮移近量及顶底板移近量,通过围岩变形监测,得出11504W轨道巷两帮移近量为455.2mm,且水平位移主要发生在充填体侧;顶底板移近量为382.8mm,垂直位移主要表现为巷道底鼓。该研究可为薄煤层沿空留巷加强支护提供一定的借鉴意义。
  关键词:沿空留巷;矿压显现;巷旁支护
  1工程背景
  翟镇煤矿11504W工作面位于后组一采区,煤层平均厚度1.1 m,平均倾角9.5°,平均埋深420m,属于典型的薄煤层开采。直接顶为灰色粉砂岩,厚1.70-3.80m,老顶为浅灰色细砂岩,局部为粗砂岩,厚1.20-18.30m,泥质胶结,少许暗色矿物,局部区域赋存有炭质泥岩伪顶;底板以砂质泥岩为主,粗细砂岩及碳质岩互层,少许云母片,暗色矿物,泥质胶结。11504W工作面巷道位置关系如图2所示,工作面走向长度780m,倾向长度150m,采用综合机械化采煤方法开采,全部垮落法管理顶板,采高1.1 m,采用正规循环作业,每日进度6个循环,日推进4.8 m。
  2 沿空留巷技术研究与应用
  2 .1沿空留巷支护情况
  选择在11504W轨道巷进行沿空留巷试验,巷道断面为矩形断面,尺寸为4.2m×2.6m,沿煤层顶板起底掘进,巷道起底高度为1.5 m,原支护为锚网索联合支护,并加钢筋砼托板,巷道支护方式见图1所示,锚杆为φ16×1700mm的螺纹钢树脂锚杆,树脂锚固剂为MSK-3530,一排五根,排间距为800×900mm,采用锚杆垫片为长×宽×厚=80×80×8mm。锚索为φ15.24×650㎜的钢绞线,锚索沿巷道中心线对称布置,一排两根,排距3000mm,间距为1600mm;皮带头峒室段锚杆一排五根,排间距为1000×900 mm,锚索一排两根,排间距为3000×1800mm;所有锚索均使用350×350×10mm的钢板,中心孔径φ19mm,底板无支护。
  沿空留巷最重要的问题就是巷旁支护,随着工作面的回采,巷旁采用2m充填材料进行支护,充填高度为2.6m,充填材料以525号普通硅酸盐水泥为主,辅以粉煤灰、石子、河沙等制作水泥浆液,水灰比为0.65。通过管路将水泥浆液浇筑到充填地点,待充填体冷凝,即达到巷旁充填的目的。
  3矿压显现规律
  11504W工作面回采初期,巷道变形较为严重。为研究巷道变形规律,在轨道巷布置四个测点,研究测点围岩变形情况。如图2所示,1#测点布置于切眼与轨道巷相交的位置,其余三个测点每隔50m布置,采用“十字点”法计算两帮移近量及顶底板移近量。
  11504W工作面回采初期,巷道变形较为严重。为研究巷道变形规律,在轨道巷布置四个测点,研究测点围岩变形情况。如图4所示,1#测点布置于切眼与轨道巷相交的位置,其余三个测点每隔50m布置,采用十字点法计算两帮移近量及顶底板移近量。
  2.1 巷道两帮变形规律
  选取2#测点变形量作为研究对象,巷道两帮变形及顶底板变形如图3所示。
  通过进一步的观测,得出巷道围岩位移呈加速变形、缓慢变形直至保持稳定,稳定后测点两帮移近量为482.7mm、439.8mm、413mm、485.3mm,平均值为455.2mm。顶底板变形量为383.1mm、412.8mm、329.8mm、405.6mm,平均值为382.32mm。充填体鼓出量分别为297.4mm、275.3mm、284.8mm、305.8mm,平均值为290.5mm,煤帮鼓出量分别为185.3mm、164.5mm、128.2mm、179.5mm,平均值为164.38mm。巷道两帮水平位移主要发生在巷道充填体侧,占63.8%。
  3结论
  在实施坚硬顶板薄煤层沿空留巷矿压规律研究中,可得出以下结论:
  以“水泥+水泥浆液”为充填材料,通过敷设的管路在巷旁进行充填,可有效的控制巷道两帮及顶板的变形。
  通过围岩监测,可得出巷道围岩位移可分为加速变形、缓慢变形及保持稳定三个阶段,且两帮移近量大于顶底板移近量。
  (3)围岩变形监测表明,11504W轨道巷两帮移近量为455.2mm,且水平位移主要发生在充填體侧。顶底板移近量为382.8mm,垂直位移主要表现为巷道底鼓。
  参考文献:
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