川煤华荣能源有限责任公司 小河嘴煤矿 635000
摘要:沿空护巷是沿采空区边缘将本工作面回采巷道保留下来,实现Y型通风、下区段回采等功能并能够有效减少巷道掘进量,减少护巷煤柱损失,增加资源回收率。沿空护巷质量直接关系着矿井的生存发展方向。
关键词:沿空护巷 切顶泄压 经验教训
沿空护巷作为无煤柱开采最为常用的方式之一,补强支护、切顶泄压质量等往往直接决定了沿空护巷的工程质量。本文通过对-2112工作面机巷沿空护巷为例,总结出一部分经验教训。
1.-2112工作面概况
-2112工作面位于位于中山背斜西翼。北侧相邻-2112(22)风巷,南侧相邻±0m水平1号回风巷,西侧相邻20110(22)工作面(已采),东侧相邻-2112(22)机巷。该工作面已回采结束。
-2112机巷位于22煤层位于三叠系须家河组第七段第三亚段(T3xj 7-3)地层中22煤层顶板岩性为灰色砂质泥岩,上距23煤层1.50~1.93米,一般1.72米,22煤层底板岩性为灰色砂质泥岩,下距21煤层4.25~6.05米,一般5.15米。
2.-2112机巷初始支护情况及沿空护巷方案
2.1 -2112机巷初始支护情况
顶板采用树脂锚杆(φ18×1800mm)+钢筋梯+网做永久支护,破碎处补做锚网加强支护,锚杆支护间排距为800×800mm;巷帮采用管缝式锚杆(φ43×1600mm)+网进行支护,支护间排距为800×800mm。
2.2 -2112机巷沿空护巷方案介绍
2.2.1 -2112机巷补强支护方案
对巷道顶板无锚网段补作左旋无纵筋螺纹钢树脂锚杆(φ18×1800mm)+锚索梁+钢带+钢丝网做永久支护(顶板有锚网段只补作锚索梁支护)。锚索采用φ17.8mm钢绞线制作,长度L=5200;锚梁长2800mm,采用18#槽钢加工,一梁三孔,孔距1300mm;钢带厚2.5mm,孔距800mm。锚杆支护间排距为800mm×800mm,锚索梁支护间排距为1300mm×1600mm,锚索梁与锚杆错开布置,布置在两排锚杆中间。
对巷道低帮采用左旋无纵筋螺纹钢树脂锚杆(φ18×1800mm)+钢带(自制)+钢丝网做永久支护。
2.2.2 -2112机巷切顶泄压及巷旁支护
2.2.2.1 巷旁支护
工作面向前推进后,在机巷采后段高帮沿走向支设一排贴帮工字钢(11#矿工钢)点柱,点柱必须跟拢工作面密集,其间距为0.6m,且必须排成直线。
2.2.2.2切顶泄压孔布置
切顶泄压沿空滞后工作面切顶密集不大于2400mm。预裂炮孔(聚能爆破孔)间距为500mm,深4800mm,与竖直方向呈15°夹角(向采空区侧倾斜)。预裂孔眼口布置在贴帮工字钢高帮侧100mm左右处,并布置在一条直线上。
2.2.2.3堵漏风设施
在贴帮工字钢靠采空区侧铺设“L”网,“L”网必须接顶,搭接处必须使用10#铅丝固定;紧靠“L”网堆码沙袋对采空区侧全封闭,防止采后段漏风;
2.2.2.4装药及爆破
每个预裂孔装1根聚能管(聚能管采用PVC管加工制作,其内径为35mm,外径41mm~42mm,管壁厚2.5mm,要求在聚能管两侧割缝,长度1500mm,然后两端留50mm作为连接。),聚能管长1600mm,一根聚能管装药6条(1.2kg)。炮眼采用黄泥封堵,单孔封堵长度大于1.5m,正向起爆。
装填聚能管时要求聚能管两侧切缝方向要与巷道走向一致,沿着切缝方向,钻孔前要拉线,点好钻孔孔位,钻孔角度必须一致误差不在超5°,保证预裂孔布设和预裂方向在一条直线上。装药时,为准确控制聚能方向,可在聚能管开口处开槽,并用PVC管做炮棍调向。
2.2.2.5 顶板监测方案
在巷道内每间隔50m设置一组顶板离层监测及巷道变形观测点。
3.现场情况
该工作面回采结束后,笔者进入该巷道发现巷道内顶板存在锚索锚杆拉断现象,巷道高帮工字钢点柱弯曲变形。
4.沿空护巷补强支护及切顶泄压技术
4.1高强度护表支护与围岩的相互作用
-2112机巷内采用自制钢带、钢丝网、槽钢等护表构件将锚杆、锚索形成整体,扩散锚杆、锚索预应力,与围岩共同承载,限制表面围岩变形,实现控制巷道围岩变形的目的。
4.2补强支护与围岩相互作用
巷道通过锚杆、锚索的补强支护,提高了围岩的峰值强度和残余强度,提高了岩体的整体性能;利用锚杆、锚索的刚度抵抗围岩沿弱面发生滑动,防止其进一步离层破坏并充分调动围岩的承载性能,与围岩形成一个共同作用的支护体,来适应沿空护巷围岩大变形的特点。
4.3切顶泄压切断应力传递
对沿空护巷的巷道顶板采用切顶泄压技术,将长悬臂变为短悬臂,减少了悬臂梁上覆荷载及旋转变形力,减少上覆岩层的应力传递,改善沿空护巷应力环境。
5.经验教训
5.1顶板支护选择不合理
-2112机巷位于22煤层位于三叠系须家河组第七段第三亚段(T3xj 7-3)地层中22煤层顶板岩性为灰色砂质泥岩,上距23煤层1.50~1.93米,一般1.72米
。巷道支护锚杆选择为φ18×1800mm的树脂锚杆,其锚固端位于23煤层内,未锚固在坚硬岩层内,造巷道在受到采动压力影响时顶板出现整体下沉,造成锚索拉断、锁具拉掉的现象。给顶板管理形成巨大隐患。
5.2切顶泄压质量不过关
巷道顶板施工4.8米眼孔进行切顶泄压,采用PVC管进行切顶线定位。使用此种方式存在以下弊端:一是该工作面未普采工作面,工作面采高0.7米,加之4.8米深切顶孔切顶深度不够,导致垮冒不充分,无法达到有效切顶;二是缺乏有效监测工具,对工作面切顶线是否形成,是否将机巷顶板由长悬臂切断为短悬臂缺乏有效监测,但从现场情况来看,巷道低帮多处帮锚被拉断,说明顶板切顶情况极差,应力通过长悬臂传递至巷道低帮,造成锚杆拉断。
6.结语
顶板支护、切顶泄压技术直接关系着沿空护巷的工程质量,在支护参数选择、沿空护巷方案的确定、施工质量的监测监控均需要细致,全面。
参考文献:
1.康红普 王金华等著 《煤巷锚杆支护理论与成套技术》 北京:煤炭工业出版社,2018(2018.8重印)
2.柏建彪, 周华强, 侯朝炯, 等. 沿空留巷巷旁支护技术的发展 [J]. 中国矿业大学学报, 2004, 33(2): 183-186.
3.周玉峰. 煤巷锚杆支护沿空掘进技术管理经验 [J]. 煤炭技术, 2004, 23(6): 67-69.