基于近距离煤层开采巷道支护技术研究
摘要
关键词
近距离煤层;开采;巷道支护技术
正文
煤矿开采矿井位于地下,施工环境和条件较为复杂,存在安全隐患。因此,安全生产是煤矿开采的重点关注内容,需要采取必要的安全防护措施。对于近距离煤层的开采工作,在采空区下方通过支护技术保证施工人员的安全,一般采用架棚支护的方法,但是成本较高,劳动强度大。
1金佳矿9号煤层某工作面工程概况
某煤炭工程的煤层顶板主要有泥灰岩、粉砂岩、以及泥岩等,不但强度比较低,而且岩土结构也比较松散。该项目的工作面走向长度为900m、倾向长度145m,埋深为215~230m,煤层平均厚度为2.26~6.31m,煤层倾角为18~26°,砂岩厚度为0.2~0.5m,顶板炭质泥岩厚度为0.8~1.2m,黄铁矿结核平均厚度为4.6m,煤层间距为1.45~2.25m。
2煤层地应力、岩应力测试
2.1强度测试
该项目采用钻孔触探的方式来进行强度测试,测试结果为粉砂岩强度为54.31~79.87MPa,泥灰岩平均强度为27.69~31.13MPa,见表1。
表1 强度测试数据
项目 | 数值 |
顶板砂质泥岩强度 | 21.7~33.4MPa |
粉砂岩强度 | 54.31~79.87MPa |
泥灰岩平均强度 | 27.69~31.13MPa |
煤体平均轻度 | 21.4MPa |
2.2地应力测试
采取矿井下水压致裂地应力测量方法,对最大水平、最小水平、垂直主应力以及主应力方向进行测试,经过测试,该区域巷道围岩应力场为H型和HV型,见表2。
表2 地应力测试数据
项目 | 数值 |
最大水平主应力 | 5.77~6.35MPa |
最小水平主应力 | 3.22~4.97MPa |
垂直主应力 | 4.10~4.21MPa |
最大水平主应力方向 | N49.6~W67.4 |
3近距离煤层采空区下巷道支护参数选取原则
锚杆支护是巷道支护的重要核心,做好锚杆支护的参数选择,有助于保证巷道支护的效果。通常情况下,巷道支护参数应该遵循如下原则:首先,巷道支护具有主动性和实时性,满足支护的条件和需求,避免出现空帮时间和空帮距离。其次,参数选择预先施加预应力。为了保证锚杆支护有着良好的承载能力,需要做好预应力以及预应力扩散的分析。最后,强化围岩结构。巷道掘进过程中,顶板岩层容易受到破坏和变形,需要加强对围岩结构的控制。此外,巷道锚杆支护需要做好拉拔力的测试,根据最终的测试结果进行设计的优化。
4不同层间距离条件下巷道支护方案
巷道支护方案的选取,应该根据不同的参数做出不同的选择,也就是根据煤层间距选择不同的支护方案。常见的支护方案分为三种:锚杆与锚索的配合、锚杆与短锚索的配合以及全长预应力锚杆。支护方案选择参数时,应该结合工程的实际情况,选择巷道支护方案,保证最终的实施效果。因此,在确定巷道支护方案之前,需要对工程数据进行测量,并做好可锚性分析,保证支护方案可行。详见表3。
表3 支护方案参数选择
项目 | 数值 |
顶板选用的螺纹刚锚杆屈服强度 | >335MPa |
杆体直径 | 2.2~2.5mm |
杆体长度 | 300~350mm |
预紧扭矩 | 17.8mm |
锚索直径 | 3.5m~4.5m |
锚杆直径 | 1.7m |
圆钢和玻璃钢锚杆长度 | >2.9m |
不同层间距离下的不同支护方案 | 2.1~2.9m |
结语:
近距离煤层采空区采用巷道支护技术,进行安全防护,其核心在于锚杆支护。巷道支护方案的设计,在选择参数时,结合工程的实际情况,合理选择,做好应力测试、强度测试、拉拔力测试等,优化支护方案,做好支护方案的可行性分析。
参考文献:
[1]王涛,张刚,李金霞,雷源.近距离煤层开采巷道布置优化研究[J].矿业研究与开发,2012,32(05):12-15+33.
[2]高建军,张忠温.平朔矿区近距离煤层采空区下巷道支护技术研究[J].煤炭科学技术,2014,42(05):1-4+8.
[3]康建东,谢文兵,颜炳杰.近距离煤层跨采巷道围岩支护技术研究[J].矿业安全与环保,2006,33(6):47-48.
[4]张忠温,吴吉南,范明建,等.近距离煤层采空区下巷道支护技术研究与应用[J].煤炭工程,2015,47(2):37-40.
...