近距离煤层群锚网巷道矿压规律分析.pdf

总 2 6期 2 0 0 7年 l 2月 河北能源职业技术学院学报 J o u rna l o f He b e i El l e r g y i n s t i t u t e o f Vo c a t i l i i a n d T e c h n o h [_ 1 0． 2 6 I e 0 2 0 0 7 文章编号 1 6 7 1 3 9 7 4 2 0 0 7 0 5 、 一 0 0 6 1 0 3 近距离煤层群锚网巷道矿压规律分析 李小沫， 梁希峰 开滦精煤公司范各庄矿业分公司， 河北 唐 山0 6 3 1 0 9 摘要 范各庄矿业分公司是一个设计年产 4 O O万吨的大型现代化矿井， 为煤层群联合开采 。 采掘关 系紧张， 煤层之 间压茬关 系不正常， 巷道受到采动影响比较严重， 巷道维修量大。为摸索围岩变形规 律， 通过对范矿近距离煤层群巷道进行跟踪监测， 搜集整理巷道 围岩变形的有关数据 ， 并结合地质情 况进行综合分析， 总结相关的矿压显现规律 ， 为工程设计和锚杆支护设计提供 了依据和经验。 关键词 近距 离煤层群 ； 锚杆支护 ； 矿压规律 中图分类号 T D 8 2 3 ． 4 7 文献标识码 A The Ana l y s i s t o Unde r g r o u nd Pr e s s u r e Re g u l a t i on o f Ne t wo r k Anc ho r Ro a d wa y a mo ng t h e Co a l S e a ms Gr o u p a t C l o s e Q u a r t e r s LI Xi a o． mo F a n g e z h u a n g Mi n i n g D i v i s i o n ，K a i l u a n C l e a n e d C o a l C o ． ， L t d ，H e b e i T a n g s h a n 0 6 3 1 0 9 Abs t r a c t Fa n g e z h u a ng Mi n i n g Di v i s i o n i s a y e a r l y d e s i g n o u t p u t o f 4 mi l l i o n t o n s l a r g e mo d e r n c o a l m i n e ．T h e j o i n t e x p l o i t a ti o n o f c o a l s e a ms g r o u p h a s r e s u l t e d i n t h e t e n s e m i n i n g r e l a t i o n s ， a s w e l l a s the a bn o r mal s e a m p r e s s ur e s t u b b l e r e l a tio n s，a n d th e mi n i n g i mp a c t o n th e r o a d wa y i s r e l a tiv e l y s e r i O US ，a s a r e s u l t o f l arg e a mo un t o f ma i n t e n a nc e ． I n o r d e r t o e x p l o r e s u r r o u n d i n g r o c k d e f o rm a ti o n l a w， thi s p a p e r，b y mo n i t o rin g the r o a d wa y wi th c l o s e q ua r t e r s c o al s e am s g r o u p i n Fan g e z h u an g Co al Mi n e， c o l l e c t i n g the r e l e v a n t d a t a o f the s u r r o u n din g r o c k d e f o rma t i o n ，and i n c o n j u n c ti o n w i th a c o m p r e h e n s i v e a n a l y s i s o f g e o l o g i c al c o n d i ti o n s ，s u mma r i z e s r e l e v an t o c c u rre n c e l a ws o f u n d e r g r o u n d p r e s s u r e ， p r o v i d i n g the ba s i s an d e x p e rie n c e f o r the d e s i gn o f e n g i n e e r i n g an d b o l ti n g． Ke y wo r d s c o al s e am s gro u p a t c l o s e q ua r t e r s；b o l t i ng；u n de r gro u n d p r e s s u r e r e g u l a ti o n 1 ．工作面概况 2 3 8 5 工作面位于二水平南三石门八煤层， 巷 道布置如图 1 。该煤层为简单结构中厚煤层 ， 平均 煤厚 1 ． 8 6 m， 煤层平均倾角 l 0 ． 7 。 。工作面平均走 向长 7 5 6 m， 倾斜 长 l 4 4 ， 7 m。同煤层斜上 方为 2 3 8 3 采空区， 2 3 8 5 风道 与 2 3 8 3 运道 煤柱仅 为 8 m， 属于窄煤柱护巷 。巷道支护形式除煤柱影响区 巷道及边眼外 ， 其余均采用锚 网支护 ， 支护断面为 4． 2 2 ， 6m。 ，锚杆 间排距为 0 ， 8 m。2 3 8 5 与 2 3 9 5 工作面压茬关系见图 1 。 ] 。。、 ＼ 图 t 工作 面压茬关 系闰 2 3 9 5 工作面开采 9煤层， 8 、 9煤层间岩层工 收稿 E t 期 2 0 0 7 0 82 9 作者简介 李小沫 1 9 7 2 一 ， 男 ， 大学， 开滦精煤范各庄矿业分公司工程师。从事掘进生产技术管理工作。 6l 维普资讯 李小沫等 近距 离煤层群锚 网巷道矿压规律分析 作面分布如图2 ； 煤层间距及顶底板岩性分布见表 1 。工作面走向长度 1 1 7 8 m， 倾斜长度 1 6 0 m， 平均 煤厚 2 ． 6 2 m， 煤层倾角 l 1 。 。其风道与 2 3 8 5 工作 面呈外错布置， 外错水平投影平距 1 5 m， 运道与 2 3 8 5 S 工作面呈内错布置， 内错水平投影平距 2 2 m。 巷道支护形式停采线以北采用金属拱形支架支护， 停采线以南采用锚网支护， 锚网支护断面为 4 ． 2 2 ． 6 m ， 锚杆问排距为0 ． 8 m。 图2 8 、 9煤层 间岩层工作面分布图 表 1 八、 九煤层间距及顶底板岩性分布 日 厚度 竺 柱 I犬 名称 岩 性 描 述 序 I l 1 l ■_ 1 ． 8 6 八煤层 上部含 0 ． 3 ～0 ． 6 m的劣质煤 2 0 ． 8 粉砂岩 灰黑色，含植物根化石 __ 3 3 ． 2 细砂岩 灰色，水平层理发育 灰 黑色 ，水 平层理 ，局部 ‘土 2 ． 2 粉砂 岩 含泥质 结核 5 3 ． 0 粉 砂岩 灰黑色 ，断 口平 坦致密 ， 含菱铁质结核 6 1 0 ． 8 炭 质 黑 色 ， 壳 状 断 口 ， 炭 质 泥 岩 成 分 含 量 高 7 ■_1 ． 8 6 九煤层 2 ．矿压监测与数据分析 2 ． 1矿 压监测 方法 ～， 、 ⋯⋯ ． 二 毒 三 二 _ 啊 _ I愿 扳 变速 m Ⅲ d ⋯， 下帮 变速m d 帮 变速 rm ／ d 一一-一 水 平 变速 r ,m ／ d b a变 形 量b变 形速 度 图 3 2 3 9 5 S工作面风道变形曲线 本次矿压监测主要是分析上部工作面回采对下部 图3 ， 从图3可以看出 巷道变形的影响。在 2 3 9 5 风道及运道采用“ 十字 1 当 2 3 9 5 风道测点处于 2 3 8 5 采面老塘 4 0 m 布点法” 监测巷道表面位移， 布点间距为 3 0 5 0 m， 处时， 围岩变形、 变速处于峰值。其顶板变速最大 特殊地段如煤柱影 响带布点密度适当增 加 ， 2 3 9 5 。 为 1 ． 1 5 m m ／ d ， 累计 变 量 为 2 7 ram， 上 帮 变 速 为 风道布设测点 3 0个 ， 运道布设测点 1 0个。收集数 1 ． 7 6 mm ／ d ，累 计 变 形 为 3 9 m m；下 帮 变 速 为 据时， 2 3 8 5 工作面正在回采， 2 3 9 5 工作面巷道已 3 ． 1 5 m m ／ d ， 累计变形为 6 1 m m， 水平变速大于顶板 掘出 ， 尚未回采 。 下沉速度 ， 且下帮变速、 变形均大于上帮 变速、 变 2 ． 2数据分析 形， 这主要是由于 2 3 9 5 风道处于 2 3 8 5 工作面水 经过综合分析， 选出具有代表性的测点制成如 平投影外侧， 导致压力以侧压为主， 且下帮大于上 ． 62 ． 6 5{3 2 爵 距 P ， l 一 璎 维普资讯 李小沫等 近距 离煤层群锚网巷道矿压规律分析 帮 。 2 当2 3 9 5 风道测点处于超前 2 3 8 5 采面 6 0 m 位置时， 两帮变形、 变速也出现了一个小峰值， 最大 变速为 0 ． 7 5 m m ／ d ， 变形为 1 5 m m； 但顶板变速、 变 形不大， 主要由于现场顶板条件好， 压力传递到两 帮。 3 通过以上分析可知 ， 2 3 8 5 工作面对下覆煤 层超前支撑压力影响范围为 06 0 m； 滞后 影响范 围为 0一l O O m， 且以4 0 m处最为剧烈 。 4 2 3 8 5 回采工作 面对下覆 2 3 9 5 工作 面风、 运道的影响主要以侧压为主， 伴随着顶板的下沉和 底鼓的增加。因此， 帮锚杆的支护参数和施工工艺 的优化、 选择在锚网支护中是非常重要的。 5 23 9 5 运道处 于 2 3 8 5 工作 面水平投影 内， 其围岩变形量不大， 主要由于 2 3 8 5 。 工作面回采 后， 2 3 9 5 正处在 2 3 8 5 采 空区 内， 属于 压力卸 载 区， 故巷道变形不大。 6 从矿山压力及其控制理论分析， 2 3 9 5 运道 距2 3 8 5 采空区斜下方实体煤 残余支撑压力区 的水平距离为2 2 m， 大于根据相关矿压理论公式计 算值 8 ． 5 3 m 见图4 ， 因此 2 3 9 5 运道变形量不大。 图 4 压 力计 算 示 意 图 相关公式如下 S ≥z s i n O ／ s i n 仪B 式中 s 一巷道离煤柱边界的合理水平距离 z 一巷道至煤层底板合理垂距， 此处为 1 0米 仪 一煤层倾角， 此处取 1 0 ． 7 。 B 一煤柱影响角， 2 5 。 ～5 5 。 ， 煤柱 尺寸越 小支撑压力越大， 角度的取值越大； 此处 取 4 5 。 O B的余角 因此 S ≥1 0 s i n 4 5 ／ s i n 1 0 ． 7 4 5 8 ． 5 3米 7 2 3 9 5 风道 在 2 3 8 5 工作 面 回采后 ， 正处在 2 3 8 5 采空区上方 的煤柱下高应力 区， 而且为 支承压力峰值以内 按相关矿压理论， 峰值区一般 为8 2 0 m， 而 2 3 9 5 风道与 2 3 8 5 风道水平间距为 1 5 m， 加上巷道净宽 ， 约 2 0 m ， 且 同煤层上方 还有 2 3 9 3 采空区， 因此 2 3 9 5 风道变形明显 ， 而且下帮 变形大于上帮， 从图表上也可 以得到证明。 从 2 3 9 5 风道支护效果 来看， 由于受 到 2 3 8 5 的采动影 响， 有 的顶板螺纹锚杆托板压翻， 有 的帮 管缝锚杆焊环开焊， 锚杆托板卷脱落， 导致支护强 度下降。为防止巷道压垮 ， 不得不投人工力进行二 次加固。从其它受到采动影响的采准巷道来看， 上 风道的变形尤为严重 ， 从巷道掘出到回采期 间， 都 需要进行治理、 加固或套修。 3 ．结论 1 在 2 3 8 5 工作面 的采动 影响期 ， 2 3 9 5 风道 已经掘出， 势必会受 到采 动影响， 导致 2 3 9 5 风道 变形严重 ， 只有在回采工作面采空 区一侧压力趋于 稳定以后， 其相邻或下覆的工作面方可掘进， 尽量 避开采动影响期。 2 由于 2 3 9 5 运 道 内错 布置 在 2 3 8 5 采空 区 下， 即使 2 3 8 5 回采， 也未产生较大的形变， 所以进 行采区巷道布置时， 应尽量采用“ 内错方式” 布置， 使掘进巷道处于减压区范 围内。 3 根据现场 2 3 9 5 风道锚杆托板脱落现象 ， 说 明在动压条件下， 锚杆支护材料的强度不足。如必 须在动压影响下掘进， 就应该加强锚杆支护系统的 整体强度， 特别是锚杆托盘必须要符合标准， 托板 外形呈碟形， 以便能产生较好的让压效果； 此外采 用加长螺母 靠近托板的一端直径加大 l O m m ， 防 止托板扯裂。 4 受煤柱影响的采区巷道 ， 对其加固应尽可能 提前， 在采面安装期甚至巷道掘 进期就进行加 固， 以减小工作面 回采 时采动叠加影 响造成的巷 道变 形， 而且加固时不应忽视煤柱固定支承压力峰值位 置与巷道的位置关系被加 固巷道压力 峰值 是 位于上帮侧还是下帮侧 ， 从而确定巷道的哪一帮应 重点加固 相对于另一帮 。 5 锚网支护巷道 的初始变形一般多 由巷道两 帮开始 ， 即两帮先变形 ， 而后引起顶底 板移近 ， 因 此 ， 加强对两帮的支护是非常关键的。 6 巷道掘进和回采期间围岩的运动规律是比 较复杂的， 而对于岩 煤 层不 同层位的力学特性的 分析及其对巷道支护产生的影响， 不同深度的锚杆 受力状况 等问题 ， 还需要借助相关仪器 、 设备进一 步进行监测、 研究 。 维普资讯