綜放沿空掘巷掘進(jìn)期間實(shí)踐分析

岳帥帥

摘 要：隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，留設(shè)小煤柱護(hù)巷成為沿空掘巷技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。為解決塔山礦留設(shè)大煤柱所帶來的煤柱損失嚴(yán)重、巷道礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈等問題，在塔山礦二盤區(qū)8204工作面進(jìn)行綜放沿空掘巷試驗(yàn)研究，得出留6 m小煤柱時(shí)巷道處于應(yīng)力降低區(qū)，巷道在掘進(jìn)期間保持了較高的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：綜放開采；沿空掘巷；小煤柱

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）30-0177-02

煤礦開采過程中，為了防止采動(dòng)支承壓力的影響，巷道采用煤柱護(hù)巷的方法。礦壓觀測(cè)說明，隨著開采深度增加，護(hù)巷煤柱的尺寸變的越來越大，其結(jié)果不僅使煤炭損失變大，且殘留的護(hù)巷煤柱，還會(huì)導(dǎo)致巖（煤）層壓力增加，使煤與瓦斯突出以及沖擊地壓發(fā)生的危險(xiǎn)性增大。同煤塔山礦主采石炭系的3～5#煤層，煤層厚8.36～29.21 m，平均17.52 m，采用綜采放頂煤。塔山礦在煤層開采過程中，長(zhǎng)期采用留大煤柱護(hù)巷的方法，煤柱寬度38～45 m，以減緩相鄰工作面支承壓力的影響。但大采高綜放開采，一次開采高度達(dá)到15～18 m，帶來如下問題：①巷道位于應(yīng)力增高區(qū)，維護(hù)巷道所需支護(hù)強(qiáng)度高，具有沖擊危險(xiǎn)性。②超前支承壓力影響區(qū)內(nèi)礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈。③采出率低。工作面煤柱損失達(dá)到20%～30%，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。為克服這些弊端，提高煤炭的采出率，保證安全生產(chǎn)。在塔山礦二盤區(qū)8204工作面進(jìn)行綜放沿空掘巷試驗(yàn)研究。

1 工作面地質(zhì)條件

8204工作面布置在二盤區(qū)東部，鄰近8206工作面布置，與二盤區(qū)回風(fēng)巷、皮帶巷和輔運(yùn)巷聯(lián)通。8204工作面走向長(zhǎng) 1 005m，傾向長(zhǎng)162 m，工作面埋480～533 m左右，開采3～5#煤層，全煤厚度11.81～17.76 m，平均14.83 m。煤層中含2～16層夾矸，厚度為1.35 m。煤層局部受煌斑巖侵入影響硅化，變質(zhì)，煤層傾角1～3 °。8204工作面的5204巷用留6 m小煤柱沿空掘巷，如圖1所示。

2 沿空巷道支護(hù)條件

2.1 巷道斷面設(shè)計(jì)

5204巷用沿空掘巷技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，留6 m煤柱。設(shè)計(jì)為矩形斷面，寬5.2 m，高3.6 m，支護(hù)形式為錨桿、鋼帶、錨索組合鋼梁、組合錨索、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。防止8206采空區(qū)氣體外泄，對(duì)巷道全斷面進(jìn)行噴漿加固。全巷道鋪底厚度0.2 m。支護(hù)如圖2所示。

2.2 支護(hù)材料

頂板錨桿為φ22 mm×2 500 mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿、每排布置7根錨桿，排間距為800×800 mm、W型鋼帶及金屬網(wǎng)護(hù)表，W型鋼帶為5 100×280×3.75 mm。

幫錨桿為φ22 mm×2 000 mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿、每排各布置4根錨桿，排間距為800×900 mm、W型鋼帶及金屬網(wǎng)護(hù)表，W型鋼帶為450×280×4.75 mm。

錨索為φ22 mm×8 300 mm，錨索吊4.5 m長(zhǎng)JW型高強(qiáng)度鋼帶及金屬網(wǎng)護(hù)表，每排布置3根錨索，排間距1 600×2 000 mm；兩腮布置 φ22 mm×4 300 mm的肩角錨索，排拒1 600 mm。

在巷道正中布置一排組合錨索，組合錨索使用5根錨索，中間是1根φ22 mm×10 300 mm，四周分別是2根φ22 mm×6 300 mm和2根φ22 mm×8 300 mm，成對(duì)角布置，組合錨索間距2.4 m。

通過使用JW高強(qiáng)度鋼帶、組合錨索、耦合讓均壓錨桿，較以往鄰空巷道支護(hù)強(qiáng)度和密度有大幅提高，每米錨桿數(shù)量達(dá)到15根，每米錨索數(shù)量達(dá)到6根。

3 沿空巷道掘進(jìn)期問題分析

3.1 巷道表面位移

為了掌握巷道表面位移變化情況，進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)。對(duì)巷道變形持續(xù)觀測(cè)，主要利用鋼尺和塔尺采用“十”字交叉法對(duì)巷道進(jìn)行觀測(cè)。布置A測(cè)區(qū)，測(cè)區(qū)內(nèi)布置10個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)相距 10 m，測(cè)區(qū)距停采線80 m。

根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果，繪制出A測(cè)區(qū)的兩幫和頂?shù)装逦灰魄€圖，如圖3、圖4所示。從圖中可以看出兩幫、頂?shù)装遄畲笠平糠謩e為64 mm、53 mm。巷道變形量較小，說明現(xiàn)有的支護(hù)強(qiáng)度對(duì)圍巖變形控制較好。

3.2 相鄰采空區(qū)氣體變化

5204巷道于2014年6月3日開口掘進(jìn)，8月17日，進(jìn)入小煤柱掘進(jìn)階段。根據(jù)5206巷停采線束管監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：8206工作面自封閉以來，瓦斯?jié)舛仍?5%～27%之間；5204巷開始掘進(jìn)后，8206采空區(qū)氣體開始逐漸發(fā)生變化，尤其在巷道掘進(jìn)至小煤柱后，采空區(qū)氣體波動(dòng)較為明顯。

巷道開掘后，瓦斯?jié)舛瘸霈F(xiàn)明顯的升高和降低變化，目前保持在15%左右。采空區(qū)氣體濃度變化的直接原因是5204巷掘進(jìn)期，小煤柱裂隙導(dǎo)通采空區(qū)，漏風(fēng)通道增加所致。

①采取向采空區(qū)注氮?dú)?。注氮一方面可以降低采空區(qū)內(nèi)的氧氣濃度，遏制采空區(qū)煤體自燃；另一方面平衡采空區(qū)與5204巷之間的壓差，減少氣體流動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到防止煤體自燃目的。

②采取向采空區(qū)灌注黃土固結(jié)劑。當(dāng)黃土固結(jié)劑漿液中加入激發(fā)劑后，將會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速度，轉(zhuǎn)變成具有一定強(qiáng)度的結(jié)石體。結(jié)石體充填于煤體裂隙和采空區(qū)空間，使得采空區(qū)和小煤柱隔離開來。

4 與同時(shí)期掘進(jìn)巷道相比較

8216工作面的5216巷是留38 m大煤柱護(hù)巷。掘進(jìn)期巷道變形，如圖6所示。

從圖中可以看出，5216巷兩幫、頂?shù)装遄畲笠平糠謩e為190 mm，139 mm。相對(duì)于5204巷，圍巖變形量較大，說明留 38 m煤柱時(shí)，5216巷處于應(yīng)力增高區(qū)，受較大的側(cè)向支撐壓力，使巷道發(fā)生較大的變形。表明5204巷處于應(yīng)力降低區(qū)，掘進(jìn)時(shí)受較小的側(cè)向支撐壓力，加之使用錨網(wǎng)索聯(lián)合高強(qiáng)度支護(hù)體系，使巷道圍巖發(fā)生較小變形，巷道圍巖控制效果良好。

5 結(jié) 語(yǔ)

①塔山礦8204工作面的5204巷采用6 m小煤柱沿空掘巷，在掘進(jìn)期兩幫、頂?shù)装遄畲笠平繛?4 mm、53 mm，巷道圍巖變形控制效果較好。

②向8206采空區(qū)注氮?dú)夂忘S土固結(jié)劑有效地平衡采空區(qū)與5204巷之間的壓差，減少采空區(qū)與5204巷內(nèi)氣體流動(dòng)，達(dá)到防止煤體自燃目的。

③與同時(shí)期掘進(jìn)巷道相比較，5204巷的圍巖變形量要是5216巷的1/3，說明5204巷較5216巷處于應(yīng)力降低區(qū)，加之巷道采取高強(qiáng)度支護(hù)，使整個(gè)掘進(jìn)期巷道處于較穩(wěn)定狀態(tài)。

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