综放工作面沿空巷道超前支护技术与实践.pdf

2 0 0 6 年 增 刊 东 域晨 舛技 8 1 综 放 工 作 面 沿 空 巷 道 超 前 支 护 技 术 与 实 践 兖州矿业集团公司鲍店煤矿屈 昀 张贞良 摘 要 工作面回采前期运顺超前支护采用三排 1 0 0 0 X 6 0 0 m m的十字梁配合四排单体液压支柱支护。初次来压以后， 随着工 作面的推进， 运顺压力显现剧烈， 巷道变形严重， 即使采取补打单体加密支护的方式， 仍不能较好控制巷道顶底板移近量。 关键词 综放工作面 沿空巷道矿压显现超前支护 鲍店煤矿 2 3 1 2 综放面北邻 2 3 1 1综放工作面 该面已回 采完毕 ， 南临二采区北段， 西起切眼以采区煤柱为界与三采 区相邻， 东至设计停采线。工作面所采煤层为山西组 3层 煤， 厚度 8 3 9 9 2 7 m， 平均 8 ． 7 1 m， 硬度 f 3 1 3 ． 9 。运输 顺槽与 2 3 1 1 工作面运顺中线距离为 1 5 ． 0 m。巷道净宽4 ． 4 m， 净高 3 ． 0 m， 净断面 1 3 ． 2 r n 2 ， 采取锚网支护方式。 工作面回采前期运顺超前支护采用三排 1 0 0 0 X 6 0 0 m m 的十字梁配合四排单体液压支柱支护。初次来压以后， 随着 工作面的推进 ， 运顺压力显现剧烈， 巷道变形严重， 即使采取 补打单体加密支护的方式， 仍不能较好控制巷道顶底板移近 量。尤其是端头维护， 由于设备尺寸的加大和维护空间的减 少， 很多区域无法支设单体， 支护强度降低， 出现断梁折柱现 象， 断面收敛率达到5 0 ％左右， 严重威胁安全生产。 1 回采期间巷道矿压显现及变形规律 运顺由于处于超前支承压力及相邻采空区残余支承压 力的压力峰值区， 压力叠加 ， 矿压显现非常剧烈 同时由于 掘进施工工程中出现的冒顶区， 低洼点等均属于应力严重集 中区。为了解矿压显现规律， 两巷从工作面煤壁向外布置测 点 测点相隔 l O re， 测距为 1 5 0 m ． 主要观测顶底板移近量， 两 帮移近量， 其围岩变形如图 1 、 图 2 。主要规律为 1 回采期间压力超前影响范围在 1 0 0 m左右， 变形速度 从煤壁 3 0 m以内显著加快， 最大变形速度 顶底 1 1 0 n m a ／ d ， 两 帮 1 4 5 n m a ／ d 。 2 回采期间巷道两帮变形明显大于顶底板。顶底移近 量最大为6 1 0 ra m， 两帮移近量最大为 l l 2 0 m m。 3 回采期间， 因底板岩性较硬， 底鼓现象不明显。顶板 下沉量大于底鼓量， 煤柱侧变形量大于实体煤侧。 2 回采期间的超前支护 2 ． 1 沿空巷道超前支护基本思路 1 在现有的条件下， 超前支护的 目的是保证两帮煤体 在二次动压影响下不松散跨落 ， 保持巷道的整体移动， 控制 巷道形状， 最大程度的满足生产需要。 2 控顶首先必须要控帑， 使两帮位移量尽可能减少。 因此， 超前换棚必须在压力集中区外进行。 3 超前换棚时， 尽量消除巷道围岩的二次松动， 即在没 ＼ 。 ～ 一＼ ． ． ． ． ． 、、 、．． 2 0 4 0 脚 图1 回采期间顶底板交形曲线图 ． 、 ’ ‘ “’ | - I 1 图2 回采期问两帮变形曲线图 有卸载的情况下对巷道实施二次支护。 4 尽可能保证支护距离。支护距离较短， 压力显现明 显后再换棚， 造成巷道的二次下沉， 维护极其困难。 5 支护密度必须能够满足巷道跨度内顶板破坏范围的 支撑力需要。 6 端头支护方式必须满足安全生产的需要。 2 ． 2 现场 实施 2 ． 2 、 i 巷道锚索注浆 在超前压力集中区影响范围以外， 首先采取锚索注浆的 方式加固顶帮， 使之固化成一个整体。注浆锚索采用双股笼 形锚索， 单股锚索钢绞线 剞5 ． 2 4 m m， 破断载荷不低于2 5 0 k N， 锚索长度 6 0 0 0 1 D 3 3 1 。注浆水泥采用普通 4 2 5 硅酸盐水泥， 加 水玻璃量为水泥重量的 3 ％． 水灰比0 ． 8 。以锚索为基点， 对 巷道破碎带进行帷幕注浆， 如图3 。 下转第8 3页 ∞ ∞ 0 瑚 枷 O O O O O O O ， ∞ 维普资讯 2 0 0 6 年 增 刊 未 撼差 科技 8 3 2 ． 2 期望损失值的计算 式 3 中的 p n 计算 ， 是实现服务次序决策的关键， 其 计算方法如下 当第 i 组有两个故障发生时 即 n2 ， 设事件 表示 “ 监控点， 在第 m次发生故障” ， 事件 表示“ 监控点 在第 m次没有发生了故障” ， 因为 r t 2时， 第 ．f 个监控点发生故 障的概率可表示为p A l 』 B U A 2 j B l ， 由概率理论可知 P AUB p A P B 一p A 8 4 由于 A ， B 2 f A 2 j B l 中， 因而有 p A l 』 B UA 2 j B l 』 p A l』 B 2 』 p A 2 j B l 』 5 由条件概率公式可知， p A l 』 ％ P A I 』 P B 2 ， ／ A l 』 P A l 6 p A B l P Bl p A ／ B p B t j 7 式中， ∑p A l 』 1 一p A l P B l ， i j 而 且 叩 老 8 因此式 5 变为 p A tjB 2i u A 2jB Ij p A ti p 毒 9 式中p A u 可简化为P ， 因而推导出 n2 时， 第， 个监 控点发生故障的概率公式为 p q 2 p p l』 f∑ t j 1 o 同理， 当 n m时可作类似推导。 3 总结 以上根据大系统理论讨论了电力调度监控系统中多处 发生故障报警时， 调度员最优服务次序的决策算法。并推导 出当一组监控点出现多个故障报警时， 监控点发生故障的概 率计算公式， 由此就可根据式 3 对于监控系统中各组延迟 服务单位时间的期望损失值进行计算， 并根据计算结果作出 最优服务次序的决策。 上接第8 1 页 图3 注浆锚索布置示意图 2 ． 2 ， 2 架棚强化支护 前期采取十字梁配合单体支护时 ， 工作面端头由于设备 尺寸和空间的限制 ， 单体无法进行支设， 造成前后运输机头 支护强度很低， 顶板下沉严重。因此超前换棚时采取工字钢 配合单体加密支护来保持顶板的整体性。现场施工时工字 钢间距 6 0 0 m m， 一梁 5柱。当工字钢进入到端头时， 工字钢 一 端可以用支架托起， 另外一侧支设单体， 见图4 。 2 ． 2 ． 3 生产期间的维护 巷道变形不能维持正常生产时， 必须进行挑顶、 撕帮来 保证断面的尺寸， 必要时采取清卧底板的方式。 端头支护必须保证足够的强度， 拉移端头支架时， 必须 停机闭锁 ， 在装载机内打单体减少顶板的下沉。同时采取端 头支架上工字钢和巷道工字钢交错 ， 加强端头支护。 2 ． 3 实践效果 图4 超前支护布置示意图 在动压区外超前换棚， 减少了巷道围岩的二次变形， 实 施锚索注浆的方式有效控制了两帮的变形， 保证了巷道的整 体性。 3 结论和建议 1 综放工作面沿空巷道 ， 回采期间受应力叠加影响。 围 岩应力变形范围广， 变形量大。 2 沿空巷道回采期间的超前维护以控帮为主， 适当加 长支护距离， 加大支护密度。 3 支护时， 必须严格考核支护质量， 两帮单体支设时保 证一定的角度， 初撑力不低于 9 o 1 c N 。 4 沿空巷道的压力显现明显受工作面周期压力影响， 来压期间， 单体卸载量占8 o ％以上， 因此， 加强来压期间的超 前维护， 是巷道维护的重中之重。 作者简介屈昀， 1 9 7 2年出生， 1 9 9 6 年毕业于山东矿业学院， 现任鲍店煤矿技术科副科长， 从事技术管理工作。 维普资讯