采面沿空留巷圍巖穩(wěn)定性分析

采面沿空留巷圍巖穩(wěn)定性分析

七井深孔采區(qū)為殘采區(qū)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為24萬(wàn)噸。隨著開(kāi)采強(qiáng)度的加大,現(xiàn)采區(qū)已面臨單翼開(kāi)采回收保安煤柱,為此巷道礦壓逐漸加大,掘進(jìn)工程滯后,采掘接續(xù)工程面臨失調(diào)危險(xiǎn)。158采煤隊(duì)開(kāi)采33#西三面,開(kāi)采兩個(gè)月后接33#西四面,接續(xù)為上盤(pán)接下盤(pán)。為此采面下巷沿空留巷擺到了重要日程,它直接關(guān)系到采面的正常接續(xù)和安全生產(chǎn)。鑒于以上情況,33/西三采面運(yùn)輸機(jī)/巷33/右三巷采用了左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿、網(wǎng)、W型鋼帶、錨索、摩擦式金屬支柱、配合石墻(袋墻)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)試驗(yàn)。1地質(zhì)概論和工作區(qū)1.1掘送、工作面位置33/西三工作面上為33/西二面采空區(qū)、下為西四接續(xù)面、西四巷正在掘送、工作面平均走向長(zhǎng)為520m、傾斜長(zhǎng)120m、平均煤厚1.5m、傾角為320、直接頂:3.45m左右的沙頁(yè)巖、老頂為11.96m左右的砂頁(yè)巖。直接底為2.53m凝灰?guī)r、地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單。1.2木頂帽、排距及老頂步距33/西三工作面采用DZ20-30/100型外注式單體液壓支柱配木頂帽,排距×柱距=0.8m×0.75m,單項(xiàng)割煤循環(huán)進(jìn)度0.8m。老頂初次來(lái)壓步距為18～24m。周期來(lái)壓步距8～12m。工作面采用ZY-150采機(jī)、配套SGW-150C刮板輸送機(jī)。1.3凈斷面積及密度33/西三巷設(shè)計(jì)矩形巷道、凈寬3.0m,凈高2.2m、凈斷面積6.6m2。巷道沿煤拉底施工,采用Φ18mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼、錨固劑和專(zhuān)用錨桿鉆機(jī)安裝,錨桿之間排距1.0m×1.0m,布置2排。2采面維護(hù)沿空留巷是在采面回采時(shí),將運(yùn)輸機(jī)下巷保留下來(lái),并加以維護(hù),供下一采面回采時(shí)作為回風(fēng)巷使用,這樣可以少掘1條巷道、保證采面正常接續(xù)回采、并徹底消滅保護(hù)煤柱、提高采區(qū)回采率、它適用于易冒落頂板。2.1錨桿支護(hù)失效機(jī)理33/西三掘進(jìn)時(shí)采用錨桿配W型鋼帶、兩幫采用開(kāi)縫錨桿配塑料網(wǎng),支護(hù)強(qiáng)度不是很高。由于巷道兩幫基本上為全煤、松軟破碎很難承受工作面推進(jìn)時(shí)動(dòng)壓破壞。通過(guò)對(duì)巷道進(jìn)行加固,不僅使巷道圍巖得到加固而且有效阻止,因巷道的片幫和頂板圍巖冒落而導(dǎo)致錨桿支護(hù)失效。因此為二次復(fù)用保證足夠斷面,并為采后留巷的維護(hù)創(chuàng)造有利條件。2.2礦壓的壓變:增加壓力,改變力由于該面是回采保安煤柱,所以受采空區(qū)集中壓力的影響,礦壓顯現(xiàn)明顯。完全消除礦壓顯現(xiàn)是不可能的。只有釋放壓力進(jìn)而改變力的釋放效果。并通過(guò)巷旁石墻(袋墻)讓壓變形。滿足巷道的安全使用。3預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)的巷道巷道圍巖位移較重,引起巷道變形(1)158高檔采煤隊(duì)已開(kāi)采完33/西一、西二采面從以上2個(gè)采面留巷使用觀察,采用挑頂卸壓法。巷旁石墻,滯后放頂線架木棚。留巷頂?shù)装逡平科骄?00mm,兩幫向里移近量700mm。斷梁折柱較多。回采時(shí)巷道凈高不足1.6m,達(dá)不到正常生產(chǎn)的需要。(2)采用架棚支護(hù)時(shí),支架與圍巖之間存有一定的間隙,需要等圍巖產(chǎn)生較大的變形;加之頂板下沉后才能充分的受力,這樣就導(dǎo)致了圍巖變形和位移。巷道返修率高,即危險(xiǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度又大。采用預(yù)應(yīng)力錨索,是對(duì)棚式支護(hù)與普通錨桿支護(hù)技術(shù)的新的發(fā)展及更好的利用。據(jù)有承載快,錨固力大、位移少和可靠性強(qiáng)。能主動(dòng)進(jìn)行支護(hù),有效抑制了圍巖的變形。特別適用于礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重的巷道。4參數(shù)設(shè)計(jì)和質(zhì)量要求4.1錨桿、錨索、槽鋼錨索頂板錨桿選用Φ18mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿、長(zhǎng)1.6m,每根使用2個(gè)樹(shù)脂錨固劑。錨桿間排距1.0m×1.0m、布置兩排。幫錨桿采用管縫錨桿、長(zhǎng)1.6m,錨桿間、排距1.2m、配塑料網(wǎng)支護(hù)。錨索采用Φ15.24mm鋼鉸線,長(zhǎng)6000mm;采用4卷樹(shù)脂錨固劑。錨索間、排距3.0m×1.6m。托鐵采用2.0m長(zhǎng)的槽鋼,眼距1.6m,錨索打2排1組。錨桿本身不承載,它只起組合作用,而采用錨索支護(hù)新工藝,能把組合梁懸吊在巷道頂板上部巖層中,由于錨索施加較大的預(yù)緊力,可以增強(qiáng)圍巖的整體強(qiáng)度,進(jìn)一步強(qiáng)化了錨網(wǎng)鋼帶對(duì)圍巖的支護(hù)作用(見(jiàn)圖1)。4.2幫錨桿錨固力錨桿安裝工具M(jìn)QT-90氣動(dòng)錨桿(錨索)鉆機(jī)。幫錨桿采用7655鑿巖機(jī)錨固。錨桿的錨固力大于80kN。錨索預(yù)緊力不低于120kN。樹(shù)脂錨固劑的標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)定要求。4.3玻璃絲編織袋。u33#頂板容易垮落、且?guī)r石冒落后塊度適宜,所以巷旁采用碼石墻。石墻寬度3.0m、同時(shí)在石墻下側(cè)碼0.8m寬的裝有碎石的玻璃絲編織袋以防止石墻垮落和增加石墻穩(wěn)定性以及防止漏風(fēng)。并同時(shí)在留巷的兩幫打雙排HZWA-2600型摩擦式金屬支柱配木頂帽,排、柱距1.8m×1.0m(見(jiàn)圖2)。5棚支護(hù),減少留巷煤柱(1)沿空留巷520m,少掘1條巷道,直接費(fèi)用以650元/m×520m=33.8萬(wàn)元。(2)取消了木棚支護(hù),節(jié)省坑木費(fèi)用,每架木棚0.27m3,直接費(fèi)用以680元/m3×520架×0.27m3=9.5萬(wàn)元。(3)取消留巷煤柱,提高煤炭回收率,多回收33#煤520×20×1.45×1.5×200元/t=452萬(wàn)元。(4)通過(guò)以上經(jīng)濟(jì)分析、采用大傾角普采面沿空留巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù),綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著,是確實(shí)可行的有效途徑。6留巷支護(hù)質(zhì)量的影響通過(guò)科學(xué)分析和具體實(shí)踐,采用新的沿