特厚煤层综放工作面临空顺槽巷道变形破坏原因

第３期（总第１３７期）　２０１３年９月　同　煤　科　技　ＴＯＮＧ　ＭＥＩ　ＫＥＪＩ　特厚煤层综放工作面临空顺槽巷道变形破坏原因　刘锦荣　摘　要针对大同煤矿集团公司同忻矿特厚煤层综放工作面开采过程中出现的临空顺槽变形破坏严重、难　以维护的现状，对２１００顺槽变形破坏原因进行了详尽分析，据此提出了针对性的控制措施。　关键词矿山压力；特厚煤层；综放工作面；临空顺槽巷道变形　中图分类号ＴＤ３２２＋．４　文献标识码Ｂ　文章编号１０００－４８６６（２０１３）０３—００１７—０３　大同矿区石炭系３＃～５拌煤层为特厚煤层，平均　厚度１６　ｍ～１８　ｍ，采用综采放顶煤一次采全高进行开　面，巷道顶板正常段采用７排左旋无纵筋螺纹钢锚栓　（　２０　ｍｍ、Ｌ＝３　１００　ｍｍ、排间距８００　ｍｍｘ８００　ｍｍ）、　ＢＨＷ２８０　ｘ４　ｘ５　０００—９００—７型钢带、３排锚索　（　１７．８　ｍｍ、Ｌ＝８　３００　ｍｍ、排间距ｌ　６ｏｏ　ｍｍ　Ｘ　采。目前开采的矿井有塔山、同忻等矿。开采以来，　采准巷道矿压显现明显，尤其对于临空顺槽巷道，矿　压显现极其强烈。在综放工作面超前支撑压力及采空　区侧向支撑压力的叠加作用下，巷道围岩变形量大，　断面收缩严重，支护遭到较严重破坏，给安全生产带　来严重威胁。本文以同忻矿８１００工作面２１００皮带巷　矿压显现情况为例，分析巷道变形破坏的原因，并针　对性地提出控制措施。　１　８００　ｍｍ）＋工字钢梁、　６＃网格１００　ｍｍｘｌ００　ｍｍ　的金属网联合支护。巷道两帮各用４排左旋无纵筋螺　纹钢锚栓、ＢＨＷ２８０ｘ５ｘ４５０　ｍｌｎ钢带托板、网格　４０　ｍｍｘ４０　ｍｍ塑料网联合护帮，锚杆直径１８　ｍｍ、　杆长２　５００　ｍｍ。巷道顶板破碎段采用加支组合锚索　的方法进行加强支护。　１　８１００工作面生产地质条件　２　２１００皮带顺槽矿压显现情况　同忻矿８１００综放工作面开采石炭系３＃～５＃煤　层。工作面走向长１　７０６　ｍ～１　７１２．８　ｒｎ，倾斜长　１９３　ｍ。煤层厚度３．７７　ｍ～２３．５４　ｍ，平均１５．２９　ｍ。煤　层倾角２。。对应上覆侏罗纪８＃、９＃、１１＃煤层大部　分已经采空。１２＃、１４＃煤层采空区占工作面走向长　度近一半。１４＃层距本层间距１７５　ｍ～１９４　ｍ，１１＃层　距本层间距２０３　ｍ。盖山厚度最大４９２　ｍ，最小　４０３　ｍ，平均４４７．５　ｍ。工作面北以８１０１工作面顺槽　２１００皮带顺槽的矿压显现主要表现为顶板下沉、　底臌和片帮。工作面开采前局部区域就有所显现；开　采后矿压显现加剧，尤其在超前工作面８０　Ｉｎ范围内　矿压显现极其强烈。主要表现为：顶板下沉０．３　ｍ～　０．５　Ｉｎ，底板臌起０．５　ｉｎ～１．５　ｎｌ，巷道两帮移近量　１．０　ｉｎ—１．７　ｍ（临空煤柱侧巷帮臌出量达１．６　ｍ），巷　道断面收缩率达５０％；巷道支护遭到严重破坏，工　字钢梁弯曲变形严重，ｗ钢带断裂较多，锚杆、锚　煤柱为界（煤柱宽４５　ｍ），其余为实煤区。工作面顶　板条件：直接顶为砂质泥岩及炭质泥岩，厚Ｏ．８　ｍ～　６．５　ｍ；老顶为含砾粗砂岩，厚２．２　ｍ　８．３　ｍ。工作面　采用三巷布置，除顶板高抽巷沿煤层顶板布置外，其　索也有拉断现象，超前用单体液压支柱钻底严重或被　压弯（见第１８页图１）。工作面开采至距开切眼５６３　Ｉｎ时矿压显现剧烈，出现瞬间断面缩小的冲击现象。　余两巷沿煤层底板掘进。　２１００巷为皮带巷，断面５．５　ｍｘ３．６　ｍ；５１００巷为　辅助运输巷，断面５．５　ｍｘ３．６５　ｍ。２１００巷为矩形断　３　２ｌ００巷变形破坏原因分析　２１００巷掘进是在相邻８１０１工作面开采期间进行　２０１３年第３期　刘锦荣：特厚煤层综放工作面临空顺槽巷道变形破坏原因　用下容易产生水平错动和离层。且锚杆、锚索支护不　架，提高超前支护５０　ｍ区域内的支护强度。　能锚固在稳定的岩层中，矿山压力作用下易破坏巷道　（５）　“支”、“卸”并举，试验在巷道底板及两　原支护，导致巷道底臌、片帮和顶板下沉明显。　帮进行卸压。在巷道掘进时，在底板开卸压槽，在巷　３．６巷道布置位置不合理　道两帮施工大孔径卸压孔（　ｌ００　ｍｍ～　ｌ５０　ｍｍ）进　８１００工作面的隔离煤柱虽然留设了４５　ｍ，但依　行卸压。　据微地震观测结果［６１，临空巷道仍处在侧向支撑应　力增高区，所以支护困难。　５结语　３．７支护材料不能适应大变形巷道的需要　２１００巷道采用锚杆、锚索支护方式。锚杆选用　２１００顺槽变形破坏原因多且复杂，在对其控制　￣２０ｘ３　１００　ｍｍ左旋螺纹钢锚杆，锚索选用　１７．８ｘ　过程中应多管齐下，综合采用各种措施才能收到较好　８　３００　ｍｍ，支护材料仍不能适应这种大变形巷道的　的效果。本文提出的系列控制措施的有效性有待生产　需要。　实践的验证。　４控制措施　参考文献　…１　于学馥．地下工程围岩稳定性分析ｆ　Ｍ］．北京：煤炭工业出版　社。１９８３：４２—４５．　（１）调节采掘接替，避免采掘同时进行。待采空　【２】　袁和生．煤矿巷道锚杆支护技术（Ｍ】．北京：煤炭工业出版社，　区相对稳定后再接替开采，减轻采空区侧向支撑压力　１９９７：ｌ１０－ｌｌ３．　对巷道的影响，使巷道免受二次采动应力叠加影响。　【３】钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制【Ｍ】．徐州：中国矿业　（２）优化护巷煤柱宽度，尽可能将临空巷道布置　大学出版社，２００３：１５０－１５５．　在低应力区内。根据微地震监测结果，结合内、外应　【４】岑传鸿，窦林名．采场顶板控制与监测技术【Ｍ］．第２版．徐　力场理论，当留设窄煤柱护巷时（煤柱尺寸为１０　ｍ～　州：中国矿业大学出版社　２００４：８８－９０．　【５】姜福兴，杨淑华，ＸＵＮ　ＬＵＯ．微地震监测揭示的采场围岩空间　ｌ５　ｍ）巷道可能处于应力降低区，较好维护。　破裂形态［Ｊ】．煤炭学报，２００３，２８（０４）：２５７—３６０．　（３）在巷道支护上进一步提高锚杆的强度、刚　【６】　刘锦荣．塔山矿特厚煤层综放开采关键技术的研究与实践【Ｊ１．　度。积极试用１ｘ１９锚索。巷道支护施工时保证锚　煤炭科学技术，２０１１，３９（专刊）：１１－１５．　杆、锚索较高的预紧力，提高主动支护系数，增强主　动支护作用。　作者简介　（４）对工作面超前支护区域进一步加强支护。在　刘锦荣，男，１９７１年出生，硕士学位，高级工程师，现在大同　煤矿集团公司技术中心从事生产技术研发及管理工作。　使用单体液压支柱时，采取加长超前支护长度到　１００　ｍ～１５０　ｍ的措施；同时，积极试用超前液压支　收稿日期：２０１３—０６—２３　Ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｉｒｐｏｒｔ　Ｃｒｏｓｓｈｅａｄｉｎｇ　Ｒｏａｄｗａｙ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｆｕｌｌｙ　Ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｆａｃｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｘｔｒａ－ｔｈｉｃｋ　Ｃｏａｌ　Ｓｅａｍ　Ｌｉｕ　Ｊｉｎｒｏｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｗｉｔｈ　ｅｘｔｒａ－ｔｈｉｃｋ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｉｎ　Ｔｏｎｇｘｉｎ　ｍｉｎｅ　ｏｆ　Ｄａｔｏｎｇ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｇｒｏｕｐ　ｃａｕｓｅｓ　ａｉｒｐｏｒｔ　ｃｒｏｓｓｈｅａｄｉｎｇ　ｒｏａｄｗａｙ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｉｆｃｕｌｔ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｗｈｅｎ　ｍｉｎｅｄ，ｔｈｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　２１００　ｃｒｏｓｓｈｅａｄｉｎｇ　ｒｏａｄｗａｙ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ，ａｎｄ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｉｎｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｅｘｔｒａ—－ｔｈｉｃｋ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ；ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ；ａｉｐｒｏｒｔ　ｃｒｏｓｓｈｅａｄｉｎｇ　ｒｏａｄｗａｙ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｎｎ