引言:这几年来,通过实践证明高强支护技术得到了广泛应用,根据地质条件及工作面回采和巷道掘进引起的采动应力演化规律,综合理论计算和有限差分软件FLAC3D软件建立了数值模拟模型确定煤柱宽度为5m时,有利于巷道维护,掘进中采用高强支护技术缓解应力影响,改善回采巷道的维护效果、减少煤炭资源浪费等,具有重要的理论价值和现实意义,通过高强支护技术,加强顶板及围岩稳定性,大大降低了事故发生的概率。
一、掘进巷道高强支护技术的应用
1.迎采迎掘接续布置
2104回风顺槽下侧是实体煤帮,上侧毗邻2102工作面,为了提高资源回收率及2104回风顺槽维护条件,在小煤柱护巷技术研究高强度支护技术,对巷道进行锚杆支护参数优化,保证矿井正常的采掘接替和安全生产。因2102工作面回采时应力重新分布,2102工作面位于2104回顺掘进头前方,2104回顺属于沿巷掘进,综合分析后确定2104 回风顺槽护巷煤柱宽度及高强支护参数。
2. 高强支护技术的应用
(1)2104工作面回风顺槽采用锚网索梁联合支护。顶板每排布置6根左旋纵肋螺纹钢锚杆配合梯子梁支护,锚杆规格:φ20×2200 mm,间排距:900×800 mm;每排布置2-3根锚索,锚索规格:Φ17.8×7300 mm的钢绞线,间排距:1600×1600 mm,呈三二三布置;锚杆梯子梁使用Φ12圆钢进行加工、锚索梯子梁Φ16圆钢加工。
(2)巷道煤柱帮使用4 根左旋纵肋螺纹钢锚杆配合梯子梁支护,锚杆规格:φ20×2200mm,锚杆间排距:800×800mm;底角锚杆Φ20×2200mm,距底板300mm,与锚杆成排,间距800mm;距顶板1000mm布置对穿锚索Φ22×6000 mm,每排一根间距1600mm,距底板2000mm布置锚索Φ22×4300 mm与对穿锚索间隔布置,间距1600mm,锚索沿巷道方向用Φ16mm×3300×80mm圆钢梯子梁连接,锚索外露长度不超过 300mm,帮锚索滞后掘进头 50m 后施工。巷道回采帮使用3根左旋纵肋螺纹钢锚杆配合梯子梁支护,锚杆规格:φ20×2200mm,锚杆间排距:800×800mm;回采帮底板距帮300mm打设一根与底板成45°锚杆,排距800mm。锚杆配套使用半球形垫圈、尼龙或树脂减摩垫圈、金属垫圈。
(3)顶、帮铺设金属菱形网,规格:4800(3500、2000)×1000,锚杆托盘规格:150×150×10mm,锚索托盘规格:300×300×16mm;每根锚杆使用1支MSZ2360树脂药卷、1支CK2335树脂药卷,每根锚索使用2支MSZ2360树脂药卷、1支CK2335树脂药卷;网片搭接100-200mm,相邻两块金属网之间采用直接勾连(顶部与帮部采用14#的扎丝连接,三花布置,间距为200),间距不超过300mm。巷道顶板及帮部配合φ12的圆钢加工的梯子梁进行支护,锚杆外露长度10~50mm,锚索外露长度(锁具外)150~250mm。
二、高强支护技术应用效果
通过对2104回风顺槽矿压观测数据值分析:在2102回采工作面未推过掘进工作面前,2104回风顺槽巷道围岩稳定性相对比较稳定;在2102工作面回采推过2104回风顺槽55m—200m范围期间,2104回风顺槽受窄煤柱和迎采期间的矿压影响,2104回风顺槽巷道矿压显现严重;在2102工作面回采推过2104回风顺槽200m后,2104回风顺槽巷道围岩稳定性相对又趋于稳定,度过压力影响区可减少锚索布置,锚索排距不变改为二二布置,减少帮部锚索,达到回采巷道支护安全。
临近工作面回采对掘进巷道及2104工作面回采对2104回顺巷道多次应力重叠影响,采用高强支护工作面上帮(煤柱侧)底板向上1.5m-2.5m位置帮鼓,平均变形量在700mm左右,同时伴随着该区域锚杆部分断裂失效,底鼓量500-800mm,顶板下沉量在可控范围60-130mm,未发生大面积下沉及冒顶事故,高强度支护达到了实践效果。
三、 经济效益
原2102综采工作面与2104综采工作面设计留设煤柱25m,采用小煤柱护巷留设5m煤柱后,则多采出20m煤柱,按煤层厚度1.8m,推进长度1800m,煤炭容重1.4t/m³,综合考虑采出率和洗选率后吨煤洗选出精煤的资源量,按30%计算,则多回收煤柱资源总量约2.73万t,吨煤价格按800元计算,可以增加多回收区段煤柱资源的经济效益约为2180万元。
2104工作面沿空掘巷增加的成本经费为355万元,多回收区段煤柱经济效益2180万元,沿空掘巷取得1800万元效益,效果显著。并且窄煤柱沿空掘巷技术对矿井技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命都具有现实意义,还可改善煤炭企业安全条件和技术经济指标。
结束语:综上所述,煤矿采掘掘进中高强度支护技术的研究与应用,使用窄煤柱沿空掘巷技术减少了资源浪费,提高了矿井资源回收率,有利于合理开发煤炭资源,缓解了矿井采掘接续紧张的局面,相应的延长了矿井服务年限,以及从根本上改善巷道维护状况,保障巷道的安全稳定性,还为相类似地质条件下的巷道施工提供参考,提高了整个矿井的回收率,为花草滩项目部高产高效打下坚实的基础,取得了较好的安全经济效益,同时减少顶板事故的发生,另一方面,为安全持续发展提供有效、稳定的技术支持。
参考文献:
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