酸刺溝礦項(xiàng)目實(shí)施方案

1、“酸刺溝煤礦綜放工作面巷道支護(hù)優(yōu)化及初末采技術(shù)研究”項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)施方案本課題主要針對(duì)酸刺溝煤礦放頂煤開采初末采技術(shù)研究及回采巷道、切眼、回撤通道支護(hù)問題，采用理論分析、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場實(shí)測等綜合方法進(jìn)行研究。最終實(shí)現(xiàn)以下研究目標(biāo)：（1）給出6上煤層回采巷道的合理支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)；（2）給出6上煤層切眼的合理支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)；（3）給出6上煤層設(shè)備回撤通道的合理支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)；（4）確定6上煤層放頂煤開采初末采技術(shù)；（5）給出6上煤層不同區(qū)域巷道冒頂隱患級(jí)別；（6）編制酸刺溝煤礦6上煤層巷道支護(hù)規(guī)范。1放頂煤開采回采巷道支護(hù)技術(shù)研究綜合采用理論計(jì)算、數(shù)值模擬、工程類比和現(xiàn)場

2、實(shí)測的方法，確定合理回采巷道支護(hù)技術(shù)，詳細(xì)的工作如下所示：（1）采用超聲波無損檢測儀、多基點(diǎn)位移計(jì)等相關(guān)儀器設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)測巷道圍巖變形與破壞規(guī)律，對(duì)現(xiàn)有的煤柱尺寸進(jìn)行評(píng)價(jià)，為巷道支護(hù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。（2）結(jié)合酸刺溝煤礦具體地質(zhì)和生產(chǎn)條件，采用理論計(jì)算和數(shù)值模擬進(jìn)行回采巷道支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。（3）采用幾種不同的支護(hù)形式及參數(shù)選擇試驗(yàn)巷道進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，監(jiān)測各方案在采動(dòng)影響下的支護(hù)效果，通過分析對(duì)比，綜合確定回采巷道的最優(yōu)支護(hù)形式及支護(hù)參數(shù)?，F(xiàn)場工作如下所示。1.1 松動(dòng)圈測試（1）儀器使用PHD-2型多功能超聲波檢測儀，通過對(duì)被測煤體聲波參數(shù)的測試，可以對(duì)煤體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，判

3、斷煤體內(nèi)部破壞情況。松動(dòng)圈測試采用一發(fā)一收的單孔測試傳感器，發(fā)射與接收裝置之間的距離為250mm。圖1 松動(dòng)圈測試儀器（2）現(xiàn)場施工1）測點(diǎn)布置采用超聲波檢測儀，檢測巷道煤幫在受掘進(jìn)影響和二次采動(dòng)影響的情況下圍巖的破壞情況（松動(dòng)圈大小），松動(dòng)圈測點(diǎn)距工作面30m開始布置，如下圖所示。圖2 掘進(jìn)影響階段松動(dòng)圈測試布置圖圖3 二次采動(dòng)影響期松動(dòng)圈測試布置圖2）工作量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)巷道鉆孔個(gè)數(shù)煤柱幫煤壁幫6上113膠運(yùn)（掘進(jìn)巷道）5個(gè)5個(gè)6上109膠運(yùn)（二次采動(dòng)）5個(gè)5個(gè)3）施工要求根據(jù)項(xiàng)目研究的要求布置具體的試驗(yàn)地點(diǎn)，在指定位置進(jìn)行打孔作業(yè)，孔直徑為43mm，深度為4m，往下傾斜3；準(zhǔn)備一條水管，用壓力

4、水沖洗測孔，把測孔中的煤巖粉沖洗干凈。耦合方式采用水耦合。1.2 多基點(diǎn)位移監(jiān)測在巷道兩幫及頂板施工一個(gè)鉆孔，安設(shè)不同深度的觀測基點(diǎn)。設(shè)計(jì)煤壁幫采用1m、2m、3m、4m四個(gè)基點(diǎn)，煤柱幫采用1m、2.2m、3m、4m四個(gè)基點(diǎn)，頂板采用1m、2.2m、4m、10m，監(jiān)測出各個(gè)基點(diǎn)相對(duì)位移量，得出圍巖內(nèi)部松動(dòng)破壞范圍。圖4 頂板和幫各基點(diǎn)布置圖（1）儀器多基點(diǎn)監(jiān)測儀器可以設(shè)置4個(gè)不同的觀測基點(diǎn)，改變以往的觀測儀器只具有1個(gè)或2個(gè)觀測點(diǎn)的情況，計(jì)數(shù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也是自動(dòng)的，計(jì)數(shù)的頻率很高，所存數(shù)據(jù)用紅外技術(shù)存取，這樣徹底改變了以前的測試指示儀器，每天下井讀數(shù)所帶來的數(shù)據(jù)讀取人為讀數(shù)誤差、數(shù)據(jù)少、工作量大

5、的弊端，從而真正的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)圍巖的破壞范圍提供比較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，為錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供重要的理論依據(jù)。圖5 多基點(diǎn)位移監(jiān)測儀（2）現(xiàn)場施工1）測點(diǎn)布置利用多基點(diǎn)位移計(jì)測試試驗(yàn)巷道圍巖移動(dòng)支承壓力影響下圍巖內(nèi)部破壞情況，分析巷道圍巖不同層位的移動(dòng)變形特征，確定圍巖的離層層位和松動(dòng)范圍。監(jiān)測點(diǎn)布置如下圖所示。圖6 掘進(jìn)影響期多基點(diǎn)位移監(jiān)測布置圖圖7 一次采動(dòng)影響和二次采動(dòng)影響階段多基點(diǎn)位移監(jiān)測布置圖2）工作量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)巷道鉆孔數(shù)量（個(gè)）煤柱幫煤壁幫頂板6上113膠運(yùn)（掘進(jìn)巷道）1126上109膠運(yùn)（二次采動(dòng)）22106上109輔運(yùn)（一次采動(dòng)）22103）施工要求根據(jù)項(xiàng)目研究的要求布置具體

6、的試驗(yàn)地點(diǎn)，在指定位置進(jìn)行打孔作業(yè)，頂板孔深10m，直徑不小于28mm，頂孔垂直于巷道頂板；煤幫孔深4m，直徑不小于28mm，幫孔垂直于巷道軸向。打完鉆孔，需要將鉆孔屑末用水沖洗干凈。準(zhǔn)備一個(gè)梯子，以備安裝儀器需要。1.3 錨桿錨索受力監(jiān)測（1）儀器錨桿錨索受力監(jiān)測采用頂板壓力傳感器和礦用本安型監(jiān)測儀組合安裝在錨桿錨索尾部，然后通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)儀收集記錄在礦用本安型監(jiān)測儀中的數(shù)據(jù)，然后利用編程軟件處理數(shù)據(jù)，錨桿錨索測力計(jì)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測錨桿錨索受力狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)冒頂隱患，進(jìn)行冒頂監(jiān)測與預(yù)報(bào)，能間接反應(yīng)出受采動(dòng)影響時(shí)頂板的應(yīng)力變化情況，并對(duì)錨桿錨索施工質(zhì)量作出評(píng)價(jià)，為設(shè)計(jì)合理的支護(hù)參數(shù)提供依據(jù)。圖8

7、 錨桿錨索測力計(jì)（2）現(xiàn)場施工1）測點(diǎn)布置根據(jù)酸刺溝礦現(xiàn)場實(shí)際和項(xiàng)目研究的需要，將錨桿錨索受力監(jiān)測儀布置如下圖所示。圖10 一次采動(dòng)和二次采動(dòng)階段錨桿錨索受力監(jiān)測布置圖備注：每個(gè)測站補(bǔ)打兩根錨桿，一根錨索，相應(yīng)的安裝2個(gè)錨桿傳感器和1個(gè)錨索傳感器，1個(gè)監(jiān)測儀。2）工作量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)巷道頂板補(bǔ)打錨桿（根）補(bǔ)打錨索（根）6上109膠運(yùn)（二次采動(dòng)）846上109輔運(yùn)（一次采動(dòng)）843）施工要求根據(jù)項(xiàng)目研究的要求布置具體的試驗(yàn)地點(diǎn)，在指定位置進(jìn)行打孔安裝錨桿和錨索，安裝托盤前需要將錨桿和錨索傳感器套到桿體上，然后再安裝托盤。 準(zhǔn)備一個(gè)梯子，以備安裝儀器需要。2切眼合理支護(hù)形式與支護(hù)參數(shù)優(yōu)化研究切眼是煤礦采

8、煤工作面相關(guān)設(shè)備安裝并開始回采的場所，其支護(hù)的安全穩(wěn)定性對(duì)于工作面設(shè)備安裝與順利回采起著至關(guān)重要的作用，從酸刺溝煤礦煤層的自然條件出發(fā)，結(jié)合礦壓控制基礎(chǔ)的最新理論研究成果，提出相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法，得出合理的支護(hù)參數(shù)。采用錨桿錨索測力儀器，觀測錨桿支護(hù)力是過大還是不足，觀測分析錨索是否存在破斷風(fēng)險(xiǎn)，并在可能發(fā)生冒頂前報(bào)警，進(jìn)而調(diào)整錨桿錨索的間排距和錨桿錨索直徑?，F(xiàn)場工作如下所示。2.1多基點(diǎn)位移監(jiān)測在切眼頂板施工一個(gè)鉆孔，安設(shè)不同深度的觀測基點(diǎn)。頂板采用1m、2.2m、6m、12m，監(jiān)測出各個(gè)基點(diǎn)相對(duì)位移量，得出圍巖內(nèi)部松動(dòng)破壞范圍。圖11 頂板各基點(diǎn)布置圖現(xiàn)場施工：1）測點(diǎn)布置利用多基點(diǎn)位

9、移計(jì)測試切眼圍巖內(nèi)部破壞情況，分析圍巖不同層位的移動(dòng)變形特征，確定圍巖的離層層位和松動(dòng)范圍。監(jiān)測點(diǎn)布置如下圖所示。圖13 切眼多基點(diǎn)位移監(jiān)測布置圖2）工作量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)巷道頂板鉆孔數(shù)量（個(gè)）6上111切眼53）施工要求根據(jù)項(xiàng)目研究的要求布置具體的試驗(yàn)地點(diǎn)，在指定位置進(jìn)行打孔作業(yè)，頂板孔深12m，直徑不小于28mm，頂孔垂直于巷道頂板。打完鉆孔，需要將鉆孔屑末用水沖洗干凈。準(zhǔn)備一個(gè)梯子，以備安裝儀器需要。2.2錨桿錨索受力監(jiān)測現(xiàn)場施工：1）測點(diǎn)布置根據(jù)酸刺溝礦現(xiàn)場實(shí)際和項(xiàng)目研究的需要，將錨桿錨索受力監(jiān)測儀布置如下圖所示。圖15 切眼錨桿錨索受力監(jiān)測布置圖備注：每個(gè)測站補(bǔ)打兩根錨桿，一根錨索，相應(yīng)的安

10、裝2個(gè)錨桿傳感器和1個(gè)錨索傳感器，1個(gè)監(jiān)測儀。2）工作量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)巷道頂板補(bǔ)打錨桿（根）補(bǔ)打錨索（根）6上111切眼633）施工步驟根據(jù)項(xiàng)目研究的要求布置具體的試驗(yàn)地點(diǎn)，在指定位置進(jìn)行打孔安裝錨桿和錨索，安裝托盤前需要將錨桿和錨索傳感器套到桿體上，然后再安裝托盤。 準(zhǔn)備一個(gè)梯子，以備安裝儀器需要。3回撤通道現(xiàn)有支護(hù)評(píng)價(jià)及支護(hù)形式選擇和參數(shù)優(yōu)化研究調(diào)研回撤通道現(xiàn)有支護(hù)形式和參數(shù)，評(píng)價(jià)其支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)的合理性，研究回撤通道圍巖特性和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，選擇合理的回撤通道支護(hù)形式，并對(duì)其支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。6上107回撤通道多基點(diǎn)位移監(jiān)測和錨桿錨索受力監(jiān)測工作已做；繼續(xù)6上109回撤通道監(jiān)測。6上109回

11、撤通道現(xiàn)場工作：在6上109回撤通道布置多基點(diǎn)位移監(jiān)測儀和錨桿錨索受力監(jiān)測儀，如下圖所示：圖16 109回撤通道多基點(diǎn)位移和錨桿錨索受力監(jiān)測布置工作量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)巷道多基點(diǎn)位移監(jiān)測錨桿錨索受力監(jiān)測（頂板）頂板煤柱幫補(bǔ)打錨索（根）補(bǔ)打錨桿（根）6上109回撤通道535104放頂煤開采初末采技術(shù)研究調(diào)研現(xiàn)有的初末采技術(shù)，監(jiān)測切眼和回撤通道圍巖變形與破壞情況，研究初末采時(shí)的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，對(duì)綜放工作面地質(zhì)條件分析，綜合采用理論計(jì)算、數(shù)值模擬、工程類比和現(xiàn)場實(shí)測的方法，選擇合理的初末采方式。現(xiàn)場工作如下所示。圖17 初采階段巷道多基點(diǎn)位移監(jiān)測和錨桿錨索受力監(jiān)測布置圖圖18 末采階段巷道多基點(diǎn)位移監(jiān)測和錨桿錨

12、索受力監(jiān)測布置圖工作量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)巷道多基點(diǎn)位移監(jiān)測錨桿錨索受力監(jiān)測（頂板）頂板幫補(bǔ)打錨索（根）補(bǔ)打錨桿（根）6上109膠運(yùn)順槽32246上109輔運(yùn)順槽32245巷道頂板窺視與冒頂隱患分級(jí)冒頂隱患分級(jí)技術(shù)是遼寧工程技術(shù)大學(xué)的獨(dú)有技術(shù)，該技術(shù)已在我國神東礦區(qū)、萬利礦區(qū)、金烽礦區(qū)、上海廟礦區(qū)等地進(jìn)行了現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)，在降低了支護(hù)、維護(hù)成本的同時(shí)降低了巷道冒頂隱患，提高了頂板的穩(wěn)定性，應(yīng)用效果良好。以巖石物理力學(xué)參數(shù)測定、頂板巖層結(jié)構(gòu)窺視結(jié)果、現(xiàn)場礦壓實(shí)測結(jié)果和現(xiàn)場提供的基礎(chǔ)鉆孔資料為依據(jù)，對(duì)全礦井煤層頂板進(jìn)行冒頂隱患分級(jí)，并根據(jù)不同的分級(jí)結(jié)果給出合理的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場工作如下所示。5.1巷道頂板窺

13、視（1）目的礦用鉆孔電子窺視儀可以直接送入錨索錨桿鉆孔和井下地質(zhì)鉆孔中，其輸出的圖像，直觀地反映鉆孔內(nèi)巖體不連續(xù)面（如層理、節(jié)理、裂隙等）、頂板離層，為支護(hù)設(shè)計(jì)、圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供依據(jù)，對(duì)于預(yù)防礦井巷道支護(hù)垮落等安全隱患具有相當(dāng)重要的意義。（2）儀器將鉆孔窺視儀探頭伸入被測鉆孔內(nèi)部，孔壁及孔中阻礙物的形態(tài)通過顯示器觀測，并可以圖片或聲影像形式記錄。圖17 多功能鉆孔窺視儀（3）現(xiàn)場施工1）測點(diǎn)布置鉆孔窺視儀能對(duì)巷道圍巖的巖性以及其完整程度能有直觀并且精準(zhǔn)的觀察，同時(shí)兼顧對(duì)其他檢測資源的合理利用等問題。利用之前已有的深基點(diǎn)鉆孔進(jìn)行頂板窺視，再在6上109膠運(yùn)順槽、6上111膠運(yùn)順槽和6上113膠

14、運(yùn)順槽每隔200m布置一個(gè)窺視孔。2）工作量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)巷道頂板鉆孔數(shù)量（個(gè)）6上113膠運(yùn)順槽15206上109膠運(yùn)順槽10126上111膠運(yùn)順槽15206上109回撤通道56上111切眼53）施工要求根據(jù)項(xiàng)目研究的要求布置具體的試驗(yàn)地點(diǎn)，在指定位置進(jìn)行打孔作業(yè)，頂板孔深10m，直徑為28mm，頂孔垂直于巷道頂板。打完鉆孔，需要將鉆孔屑末用水沖洗干凈。準(zhǔn)備一個(gè)梯子，以備頂板窺視所需。5.2巖芯采?。?）取芯目的頂板圍巖是采場礦山壓力控制及巷道錨桿支護(hù)的直接對(duì)象，頂板圍巖的穩(wěn)定性、強(qiáng)度、組合情況以及力學(xué)特性對(duì)錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)起到至關(guān)重要的作用。為了解頂板巖層組合情況、巖性變化、圍巖結(jié)構(gòu)以及巖石的力學(xué)性質(zhì)，研究采場礦壓與巷道錨桿、錨索支護(hù)方式及支護(hù)工藝，更準(zhǔn)確的進(jìn)行頂板類型分類和礦山壓力研究，在酸刺溝煤礦礦進(jìn)行巖石取芯工作。（2）取芯要求取巖芯規(guī)格：直徑70mm，深度15m。取芯具體地點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場水源、電源情況在巷道內(nèi)，滿足取芯原則與實(shí)驗(yàn)研究需要進(jìn)