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综掘工作面过三角带特殊区域及断层带支护技术探讨

发布时间:2022-03-12 16:11所属平台:学报论文发表咨询网浏览:

  摘要:山东兖州大统矿业有限公司F9305工作面位于九采东南回风大巷南侧,F64断层西侧,其中F9305轨道顺槽布置在原9311面遗煤区内。由于巷道基本沿底布置,加之断层带附近压力集中,轨顺沿松散煤体内掘进,煤岩破碎易片帮,预计对掘进会有一定影响,进入采空区后采用

  摘要:山东兖州大统矿业有限公司F9305工作面位于九采东南回风大巷南侧,F64断层西侧,其中F9305轨道顺槽布置在原9311面遗煤区内。由于巷道基本沿底布置,加之断层带附近压力集中,轨顺沿松散煤体内掘进,煤岩破碎易片帮,预计对掘进会有一定影响,进入采空区后采用套棚施工。F9305轨道顺槽开门施工至278m处为原9311外切眼位置,在三角带特殊区域中掘进,施工至298m处揭露F14断层,落差约1.1~6.6m,为防止冒顶,实现安全掘进,根据实际情况,采取三角区域及断层前后加强支护、煤柱边缘区域预注浆处理、打设超前管缝锚杆、注LFM防灭火材料堵漏等措施。

  关键词:综掘工作面;断层;预注浆;顶板支护

煤矿地质工作

  1矿井概况

  山东兖州大统矿业有限公司位于兖州煤田西北边缘,东部与兴隆庄井田相邻,南部与杨村井田相邻。矿井井田面积12.5225km2,矿井设计生产能力21万t/a,2006年核定生产能力为39万t/a。地质构造复杂程度为中等,煤层赋存属于结构简单全区可采的稳定煤层。水文地质类型为中等,矿井投产以来涌水量很小,涌水量等级为简单。矿井及周边老空分布情况一般。

  开采3煤不受其直接充水水源3煤顶、底板砂岩水和三灰水的威胁。3煤受水害影响程度为中等。历年瓦斯等级鉴定结果为低瓦斯矿井。东翼采区3煤层具有煤尘爆炸危险性,爆炸指数37.66%,为Ⅱ类自燃煤层,自然发火期64d。南翼采区3煤层具有煤尘爆炸危险性,爆炸指数36.92%,为Ⅱ类自燃煤层,自然发火期80d。一对立井开拓,单水平上下山长壁综采工艺采煤,中央并列式通风,一吨矿车双层罐笼提升。“五证一照”齐全,合法有效。主(副)井装备有梯子间作为安全出口。

  2掘进工作面情况

  现掘进工作面为F9305轨道顺槽,沿底掘进,掘进期间采用综掘机破煤,刮板输送机或皮带输送机运煤的联合运输方式。

  F9305轨道顺槽开门于F9305辅助运输巷,巷道基本沿底布置,与该巷道成90°58′夹角,开门施工先锚网支护,距离采空区约3m改为锚网支护完毕后套棚施工,进入采空区后改为架棚施工。F9305轨道顺槽开门施工至278m处为原9311外切眼位置,在三角带特殊区域中掘进,施工至298m处揭露F14断层,落差约1.1~6.6m,为防止冒顶及支护强度,实现安全掘进,根据实际情况,采取三角区域及断层前后加强支护、煤柱边缘区域预注浆处理、打设超前管缝锚杆、注LFM防灭火材料堵漏等措施通过。

  3煤柱边缘区域预注浆处理

  1)根据以往揭露情况,切眼煤柱边缘区域煤岩破碎,易出现漏顶情况,在F9305轨道顺槽临近切眼前6m临时停掘,在巷道迎脸均匀布置5处钻孔,钻孔自右帮向左依次排序。

  2)钻孔由综掘二队施工,钻头φ不低于42mm,钻孔施工结束后由通巷工区逐节下入孔径为1寸的花管、注浆管,用铁丝将注浆管固定在锚杆或网子上,然后使用气动注浆泵或其它注浆泵向注浆管内压注水泥浆液,注浆量不受限制;若起压时,压力临近4MPa时停止注浆,注浆完毕后在进行掘进。

  4F9305轨道顺槽三角带特殊区域(原9311外切眼)中支护参数

  1)采取撞楔法控制顶板及帮部破碎煤体,每次只能割1架棚,三角区域前后5m,棚距调整为600mm,误差±100mm。

  2)如揭露三角特殊区域,顶帮局部没有压实时有空洞时,对空洞区域注LFM防灭火材料堵漏。

  5F9305轨道顺槽过F14断层支护参数

  1)每次只割1架棚,断层前后5m,棚距调整为600mm,误差±100mm。

  2)架棚后在实体煤、岩中,在每棚中间打设一排锚杆,顶部为左旋无纵筋全螺纹钢φ16mm的锚杆,长度为2000mm;帮部为左旋无纵筋全螺纹钢φ16mm的锚杆,长度为1500mm,锚杆的排距为700mm,误差均为±100mm,顶、帮部锚固长度均不少于700mm,煤巷锚固力60kN、岩石内锚固力120kN;帮部从顶板向下支护3排锚杆,第1排距顶板400mm,第2排距第1排为700mm,第3排距第2排为700mm,均与帮垂直,误差均为±100mm。

  2.3)架棚后及时打设顶板锚杆,帮部锚杆支护距离迎头不大于6m。4)岩石内及实体煤内不再进行喷涂及打设注浆管。

  6在煤层内防治漏(冒)顶技术

  1)割1架(棚距0.6m)时一次截深0.6~0.8m为宜,最大不超过1m(从迎头第1架棚梁前端量取)。2)根据断层落差情况,提前调整巷道坡度,巷道 进入对盘全煤后,继续沿底煤进行施工。

  3)割煤前,打设超前管缝锚杆,管缝锚杆使用MF43/1500,生根在工字钢棚梁上,在靠近迎头一架棚的棚梁上方紧贴棚梁按0.3~0.4m间距、25°~ 30°坡度砸投管缝式锚杆,如果煤体松软,使用长度1500mm管缝锚杆,不能满足需要时,使用长度2000、3000mm管缝锚杆,掘进期间根据顶板实际情况,对超前管缝锚杆间距及个数适当调整,以保证顶板不漏顶为准。4)打设超前管缝式锚杆,外端尽量打至棚梁,特殊情况外露(以棚梁外侧量取)约50mm。

  7在岩层内防治漏(冒)顶技术

  过断层期间,顶板为岩石时,管缝锚杆不方便打设或打设较慢,不利于控制顶板时,在割煤前打设超前锚杆,使用φ16mm×1500㎜,超前锚杆与巷道顶板向上呈45°夹角。间距不大于0.7m,根数不少于5根,锚杆间距及根数可根据现场进行调整,以护顶为原则,每根锚杆采用采用1根MSCK2570型超快速树脂锚固剂。

  8处理冒顶安全注意事项

  1)若掘进期间出现冒顶时,棚距按照600mm(±100mm)。在迎头铺上双层金属网,利用单体支柱斜顶住金属网,戗柱的数量根据现场实际情况确定,避免迎头的矸石突然滑落,迎脸位置打设一排点柱,单体支柱间距0.8m(误差±0.1m),单体支柱距离帮部不得大于1.0m,单体支柱的间距以柱头量取为准,受现场矸石等环境影响时,打设点柱与顶板允许有一定的夹角,间距可调整。因单体支柱支设在冒落的矸石上,初撑力以水压为准。

  2)架设永久钢棚支护,帮部网子必须挂至底部,单体支柱两帮侧铺设旧皮带防止帮部矸石滑落。为了确保钢棚的稳定性,采用左旋无纵肋螺纹钢φ16mm的锚杆配合夹板固定,锚杆长度为1500mm,锚固长度不少于700mm,每个棚腿使用1组专用夹板,位于棚腿的中上部。若松散煤体中锚杆锚固不住,棚腿不再固定时,前、后棚必须连锁固定。

  3)如顶板破碎较严重时在迎头靠近顶板位置平行于顶板按照间距不大于200mm的距离插上一排1.5m长的锚杆、钎子或超前打设管缝式锚杆,作为超前支护。如与大块矸石影响插锚杆或钎子时,锚杆、钎子及管缝式锚杆间距可以适当调整,具体以避开大块矸石为准。采取撞楔法固化顶板时,由于打设管缝较为密集,背板传不上时,不再要求传设背板。

  4)冒落的顶板处能够穿进φ60mm钢管时及时穿钢管用来控制矸石避免冒落。迎头的金属网必须扣扣用铁丝相连。迎头处理冒落的矸石时,前探梁必须紧跟工作面,前探梁上铺设金属网。迎头过垮落段架棚时棚梁上按照不小于6块背板布设。处理过垮落段期间,要安排专人进行监护,保证退路畅通。

  5)在施工期间如顶帮破碎片冒严重,冒落高度超过0.5m,迎头停止掘进。对迎头打眼安设注浆管,随后对片冒区域压注水泥水玻璃胶体、LFM轻型充填材料。6)对迎头前上方或端头冒落区域的破碎煤体或空洞进行压注水泥浆加固,采用注射双液浆方式固化顶板,打眼数量不得低于3个,左侧、中部及右侧各打设1个,钻孔上仰角20°~30°,两侧钻孔距帮不大于300mm,向帮部倾斜水平角20°~25°,眼深4.5~5m,然后逐节往钻孔内依次安设注浆花管和注浆管,然后使用锚固剂(或棉纱)封堵孔口。

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  9总结

  通过以上各项技术方案和措施的落实,有效地防止冒顶,实现了安全掘进,对三角带特殊区域及断层带支护处理提高了施工进度和安全性,取得了良好的安全经济效果。为以后巷道的掘进提供了可靠的依据和成功的经验。

  参考文献:

  [1]寇德瑞,李亮,大断面煤层巷道锚杆支护技术应用研究[J],科技情报开发与经济,2010(30).

  [2]李恩涛,赵军,软岩巷道岩石力学实验与巷道稳定性控制研究[J],山东煤炭科技,2007(4).

  [3]张百胜,极近距离煤层开采围岩控制理论及技术研究[D],太原理工大学,2008.

  [4]刘俊,刘延明,复合顶板条件下回采巷道围岩控制技术研究[J],煤炭技术,2011(6).

  作者:马超

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