酸刺溝礦項目實施方案

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”項目現(xiàn)場實施方案本課題主要針對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、計算機數(shù)值模擬、實驗室試驗、現(xiàn)場實測等綜合方法進(jìn)行研究。最終實現(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算、數(shù)值模擬、工程類比和現(xiàn)場

2、實測的方法，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、多基點位移計等相關(guān)儀器設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)測巷道圍巖變形與破壞規(guī)律，對現(xiàn)有的煤柱尺寸進(jìn)行評價，為巷道支護(hù)設(shè)計與優(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。（3）采用幾種不同的支護(hù)形式及參數(shù)選擇試驗巷道進(jìn)行現(xiàn)場試驗，監(jiān)測各方案在采動影響下的支護(hù)效果，通過分析對比，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 松動圈測試（1）儀器使用PHD-2型多功能超聲波檢測儀，通過對被測煤體聲波參數(shù)的測試，可以對煤體內(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 松動圈測試儀器（2）現(xiàn)場施工1）測點布置采用超聲波檢測儀，檢測巷道煤幫在受掘進(jìn)影響和二次采動影響的情況下圍巖的破壞情況（松動圈大?。?，松動圈測點距工作面30m開始布置，如下圖所示。圖2 掘進(jìn)影響階段松動圈測試布置圖圖3 二次采動影響期松動圈測試布置圖2）工作量統(tǒng)計試驗巷道鉆孔個數(shù)煤柱幫煤壁幫6上113膠運（掘進(jìn)巷道）5個5個6上109膠運（二次采動）5個5個3）施工要求根據(jù)項目研究的要求布置具體的試驗地點，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 多基點位移監(jiān)測在巷道兩幫及頂板施工一個鉆孔，安設(shè)不同深度的觀測基點。設(shè)計煤壁幫采用1m、2m、3m、4m四個基點，煤柱幫采用1m、2.2m、3m、4m四個基點，頂板采用1m、2.2m、4m、10m，監(jiān)測出各個基點相對位移量，得出圍巖內(nèi)部松動破壞范圍。圖4 頂板和幫各基點布置圖（1）儀器多基點監(jiān)測儀器可以設(shè)置4個不同的觀測基點，改變以往的觀測儀器只具有1個或2個觀測點的情況，計數(shù)和數(shù)據(jù)存儲也是自動的，計數(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，從而真正的實現(xiàn)實時監(jiān)測，對圍巖的破壞范圍提供比較準(zhǔn)確的預(yù)報，為錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計和優(yōu)化提供重要的理論依據(jù)。圖5 多基點位移監(jiān)測儀（2）現(xiàn)場施工1）測點布置利用多基點位移計測試試驗巷道圍巖移動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變形特征，確定圍巖的離層層位和松動范圍。監(jiān)測點布置如下圖所示。圖6 掘進(jìn)影響期多基點位移監(jiān)測布置圖圖7 一次采動影響和二次采動影響階段多基點位移監(jiān)測布置圖2）工作量統(tǒng)計試驗巷道鉆孔數(shù)量（個）煤柱幫煤壁幫頂板6上113膠運（掘進(jìn)巷道）1126上109膠運（二次采動）22106上109輔運（一次采動）22103）施工要求根據(jù)項目研究的要求布置具體

6、的試驗地點，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)，錨桿錨索測力計能夠?qū)崟r監(jiān)測錨桿錨索受力狀況，及時發(fā)現(xiàn)冒頂隱患，進(jìn)行冒頂監(jiān)測與預(yù)報，能間接反應(yīng)出受采動影響時頂板的應(yīng)力變化情況，并對錨桿錨索施工質(zhì)量作出評價，為設(shè)計合理的支護(hù)參數(shù)提供依據(jù)。圖8

7、 錨桿錨索測力計（2）現(xiàn)場施工1）測點布置根據(jù)酸刺溝礦現(xiàn)場實際和項目研究的需要，將錨桿錨索受力監(jiān)測儀布置如下圖所示。圖10 一次采動和二次采動階段錨桿錨索受力監(jiān)測布置圖備注：每個測站補打兩根錨桿，一根錨索，相應(yīng)的安裝2個錨桿傳感器和1個錨索傳感器，1個監(jiān)測儀。2）工作量統(tǒng)計試驗巷道頂板補打錨桿（根）補打錨索（根）6上109膠運（二次采動）846上109輔運（一次采動）843）施工要求根據(jù)項目研究的要求布置具體的試驗地點，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，并在可能發(fā)生冒頂前報警，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多基點位移監(jiān)測在切眼頂板施工一個鉆孔，安設(shè)不同深度的觀測基點。頂板采用1m、2.2m、6m、12m，監(jiān)測出各個基點相對位移量，得出圍巖內(nèi)部松動破壞范圍。圖11 頂板各基點布置圖現(xiàn)場施工：1）測點布置利用多基點位

9、移計測試切眼圍巖內(nèi)部破壞情況，分析圍巖不同層位的移動變形特征，確定圍巖的離層層位和松動范圍。監(jiān)測點布置如下圖所示。圖13 切眼多基點位移監(jiān)測布置圖2）工作量統(tǒng)計試驗巷道頂板鉆孔數(shù)量（個）6上111切眼53）施工要求根據(jù)項目研究的要求布置具體的試驗地點，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）測點布置根據(jù)酸刺溝礦現(xiàn)場實際和項目研究的需要，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：每個測站補打兩根錨桿，一根錨索，相應(yīng)的安

10、裝2個錨桿傳感器和1個錨索傳感器，1個監(jiān)測儀。2）工作量統(tǒng)計試驗巷道頂板補打錨桿（根）補打錨索（根）6上111切眼633）施工步驟根據(jù)項目研究的要求布置具體的試驗地點，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)備一個梯子，以備安裝儀器需要。3回撤通道現(xiàn)有支護(hù)評價及支護(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)，評價其支護(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，并對其支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。6上107回撤通道多基點位移監(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回撤通道多基點位移和錨桿錨索受力監(jiān)測布置工作量統(tǒng)計試驗巷道多基點位移監(jiān)測錨桿錨索受力監(jiān)測（頂板）頂板煤柱幫補打錨索（根）補打錨桿（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，研究初末采時的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，對綜放工作面地質(zhì)條件分析，綜合采用理論計算、數(shù)值模擬、工程類比和現(xiàn)場實測的方法，選擇合理的初末采方式?，F(xiàn)場工作如下所示。圖17 初采階段巷道多基點位移監(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)計試驗巷道多基點位移監(jiān)測錨桿錨索受力監(jiān)測（頂板）頂板幫補打錨索（根）補打錨桿（根）6上109膠運順槽32246上109輔運順槽32245巷道頂板窺視與冒頂隱患分級冒頂隱患分級技術(shù)是遼寧工程技術(shù)大學(xué)的獨有技術(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，在降低了支護(hù)、維護(hù)成本的同時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)場礦壓實測結(jié)果和現(xiàn)場提供的基礎(chǔ)鉆孔資料為依據(jù)，對全礦井煤層頂板進(jìn)行冒頂隱患分級，并根據(jù)不同的分級結(jié)果給出合理的支護(hù)參數(shù)設(shè)計。現(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、圍巖穩(wěn)定性評價提供依據(jù)，對于預(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）測點布置鉆孔窺視儀能對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，同時兼顧對其他檢測資源的合理利用等問題。利用之前已有的深基點鉆孔進(jìn)行頂板窺視，再在6上109膠運順槽、6上111膠運順槽和6上113膠

14、運順槽每隔200m布置一個窺視孔。2）工作量統(tǒng)計試驗巷道頂板鉆孔數(shù)量（個）6上113膠運順槽15206上109膠運順槽10126上111膠運順槽15206上109回撤通道56上111切眼53）施工要求根據(jù)項目研究的要求布置具體的試驗地點，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)的直接對象，頂板圍巖的穩(wěn)定性、強度、組合情況以及力學(xué)特性對錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計起到至關(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)，滿足取芯原則與實驗研究需要進(jìn)