基于近距离煤层开采巷道支护技术研究

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

刘永发

贵州盘江精煤股份有限公司金佳矿 553537

摘要

随着我国煤炭资源的不断开发,地表浅层的煤炭资源以及开采条件简单的煤炭资源,在逐渐的变得匮乏。而相对深部以及开采复杂条件煤层开采的问题,也已经成为我国当下乃至将来相当的一段时间之内,为煤矿的高效生产带来了技术难题以及困扰,而近距离煤层开采巷道相关的技术问题便在其中。本以某煤矿为实际案例,分析煤矿以及煤层的施工条件,提出巷道支付技术的使用原则以及不同层件距离如何选择巷道支护方案。


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。

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。

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。

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.


...


阅读全文