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    綜采工作面沿空留巷頂板控制措施研究

    2018-12-29 05:52:42
    山東煤炭科技 2018年12期
    關(guān)鍵詞:鋼棚頂線空留巷

    李 飛

    (山西高河能源有限公司,山西 長治 047100)

    1 工程概述

    1.1 工作面概況

    山西高河能源有限公司E1315工作面位于井田+450m水平南翼,工作面北部為實煤區(qū),南部為E1316工作面,西部為水平大巷(南翼回風(fēng)大巷、南翼進(jìn)風(fēng)大巷、南翼膠帶輸送機(jī)大巷),如圖1所示。E1315工作面設(shè)計走向長度為610m,傾向長度為320m,回采煤層為3#煤層,平均厚度6.7m,工作面采用綜合機(jī)械化放頂煤回采工藝。

    1.2 E1315沿空留巷初步支護(hù)設(shè)計

    為了提高工作面煤柱回采率,E1315工作面與E1316工作面采用無煤柱回采工藝。E1315工作面在回采期間進(jìn)行沿空留巷,E1315沿空留巷掘進(jìn)時沿3#煤層底板布置,斷面規(guī)格為寬×高=5.2×4.0m,巷道預(yù)留頂煤厚度為2.7m。E1315沿空留巷距E1315工作面煤柱0.5m處頂板進(jìn)行切頂卸壓并形成與工作面走向平行的切頂線。

    圖1 高河煤礦E1315工作面平面布置示意圖

    支護(hù)設(shè)計中E1315沿空留巷處頂板采用錨索、鋼帶、錨桿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù),每排施工6根長度為2.5m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,錨桿與鋼帶配套使用,錨桿間距×排距=0.9×1.0m,錨索采用長度為6.0m預(yù)應(yīng)力鋼絞線,錨索間距×排距=1.8×3.0m;在距巷道切頂線0.3m處支設(shè)一排密集單體液壓支柱并鋪設(shè)金屬網(wǎng)進(jìn)行擋矸,單體柱支護(hù)間距為0.5m。

    1.3 原支護(hù)設(shè)計存在問題

    E1315工作面在前200m回采過程中,工作面架后0~150m范圍內(nèi)受采動及采空區(qū)壓力影響,沿空留巷頂板出現(xiàn)下沉、破碎現(xiàn)象,80~95m處頂板出現(xiàn)局部漏頂,同時位于切頂線側(cè)頂板三角煤柱出現(xiàn)局部垮落現(xiàn)象,頂板壓力加大造成單體柱出現(xiàn)卸壓,巷道整體向采空區(qū)側(cè)下沉,兩幫頂板最大位移差為0.4m,影響著工作面安全回采。

    2 E1315沿空留巷頂板聯(lián)合支護(hù)措施

    由于E1315在回采期間架后0~150m范圍內(nèi)頂板壓力最大,所以決定對架后0~150m范圍內(nèi)E1315沿空留巷頂板采取“移動式π型鋼棚+走向恒阻錨索+三柱一梁門式鋼棚”等聯(lián)合支護(hù)措施。

    2.1 架設(shè)移動式π型鋼棚

    (1)移動式π型鋼棚主要由兩節(jié)棚腿,一節(jié)π型頂梁以及行走底座組成,棚腿長度為4.0m,棚腿由液壓系統(tǒng)控制可伸縮,伸縮行程在2.5~4.0m之間,π型頂梁長度為4.8m,每個行走棚腿底座安裝四個高強(qiáng)度萬向輪。

    (2)移動式π型鋼棚架設(shè)時與E1315沿空留巷垂直布置,鋼棚間距為1.5m,一節(jié)棚腿緊貼E1316工作面?zhèn)让褐贾?,另一?jié)棚腿安裝在距切頂線0.4m處。

    (3)兩節(jié)棚腿架設(shè)穩(wěn)固后再安裝π型頂梁,頂梁與棚腿之間采用卡纜固定,相鄰三架鋼棚安裝后在其上方鋪設(shè)三根長度3.2m縱向工字鋼梁,鋼梁間距為1.5m,如圖2所示。

    (4)縱梁安裝后操作棚腿液壓系統(tǒng),升起棚腿并使縱梁緊貼頂板,縱梁與頂板必須接觸嚴(yán)實。

    2.2 施工恒阻錨索

    (1)E1315沿空留巷頂板共計施工兩排恒組錨索,錨索采用長度為9.0m,直徑為21.6mm高預(yù)應(yīng)力鋼絞線,恒阻器外徑為72mm,恒阻器長度為500mm,最大允許變形量150mm。

    (2)第一排恒阻錨索施工在距切頂線0.3m處,錨索沿巷道走向布置,錨索間距為1.0m,每5根錨索采用一根長度為4.5m“JW”型鋼帶連接,相鄰兩根鋼帶疊加布置。

    (3)第二排恒阻錨索施工在距切頂線1.5m處,錨索沿巷道走向布置,錨索間距為2.0m,每3根錨索采用一根長度為4.5m“JW”型鋼帶連接,相鄰兩根鋼帶疊加布置,如圖2所示。

    (4)每根錨索配套型號為MSKC23/35型(一支)和MSK23/80型(兩支)錨固劑,錨索錨固后在其下方依次安裝“JW”型鋼帶、錨索托板以及型號為HZS35-300-0.5恒阻器,并采用TQ22-500/63型錨索張拉機(jī)進(jìn)行預(yù)緊,預(yù)緊力不得低于28t。

    2.3 架設(shè)三柱一梁門式鋼棚

    (1)為了提高采空區(qū)側(cè)留空巷支護(hù)效果及擋矸效果,在距切頂線0.2m處架設(shè)一排門式鋼棚,鋼棚沿巷道走向布置。

    (2)門式鋼棚由三根單體柱及一節(jié)頂梁組成,鋼棚寬度為3.0m,相鄰單體柱間距為1.2m,相鄰兩架鋼棚間距為0.5m。

    (3)門式鋼棚支設(shè)完后,在鋼棚與采空區(qū)之間依次鋪設(shè)規(guī)格為長×寬=3.2×2.0m雙筋鋼筋網(wǎng)以及風(fēng)帶。

    圖2 高河煤礦E1315沿空留巷頂板聯(lián)合支護(hù)平面示意圖(單位:mm)

    3 應(yīng)用效果

    (1)E1315沿空留巷架設(shè)移動式π型鋼棚,有效控制了頂板下沉現(xiàn)象,后期回采期間對巷道頂板觀察發(fā)現(xiàn),隨著工作面推移在架后0~90m段頂板壓力呈上升趨勢,頂板下沉量逐漸加大,但采用密集π型鋼棚后頂板最大下沉量為0.11m(89~92m處)且控制頂板破碎、冒頂現(xiàn)象,而在90~150m段頂板壓力逐漸減小,架后120~150m段頂板及兩幫應(yīng)力達(dá)到平衡狀態(tài),頂板趨于穩(wěn)定,原巷道支護(hù)設(shè)計滿足支護(hù)要求,可從架后150m處逐漸回收移動式π型鋼棚。

    (2)在巷道采空區(qū)側(cè)施工兩排恒阻錨索及架設(shè)走向門式鋼棚,對切頂線附近不穩(wěn)定頂板進(jìn)行懸吊、支撐,有效提高了頂板穩(wěn)定性,在后期回采期間位于切頂線上方三角煤柱未出現(xiàn)垮落現(xiàn)象,有效解決了E1315沿空留巷因兩幫支撐作用力不均衡,造成巷道兩幫頂板形成較大位移差。與傳統(tǒng)支設(shè)單體柱相比,一梁三柱門式鋼棚更加穩(wěn)固,擋矸效果更佳。

    4 結(jié)束語

    山西高河能源有限公司通過技術(shù)研究,對E1315沿空留巷頂板初步支護(hù)設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)強(qiáng)化,采取“移動式π型鋼棚+走向恒阻錨索+三柱一梁門式鋼棚”等聯(lián)合支護(hù)措施。實踐證明,采取聯(lián)合支護(hù)措施后,保證了沿空留巷頂板穩(wěn)定性,降低了頂板下沉量,有效阻止了切頂線處頂板三角煤柱垮落,取得了顯著成效,為其他無煤柱回采工作面沿空留巷支護(hù)提供實踐經(jīng)驗。

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