矿压观测技术在沿空留巷的应用.docVIP

矿压观测技术在沿空留巷的应用 　　【摘要】通过分析对沿空留巷的理论研究及沿空留巷的矿压观测，合理确定巷道的支护方式，确保安全生产。 　　【关键词】矿压观测；矸石充填；经济效益 　　引言 　　沿空留巷是普遍使用的一种无煤柱护巷方式，是采煤方法的一项重大技术改革，对于提高煤炭采出，改善巷道维护、降低掘率，对避免因煤柱和丢煤等引起的井下灾害有着较好的经济、安全和社会效益。随着煤层资源的减少，采掘接续矛盾日渐突出，探讨和研究沿空留巷支护技术具有重要意义。 　　一、工程概况 　　正阳煤矿五采区4#右四工作面，工作面长度200m，推进长度510m，煤层倾角6～8°，该煤层厚度为1.4m，埋藏深度为310m。该工作面地质构造简单。回采工艺为高档普通机械化采煤，采用单体液压支柱配金属铰接梁支护顶板，工作面采用四排柱管理，上、下两口设20m对柱，柱距为0.6m，排距为0.8m，最大空顶距为4.9m，最小空顶距为4.1m。支柱呈齐梁、齐柱正悬臂布置，超前挂梁，分段回柱，全部垮落法处理采空区。工作面设计使用MG132/320采煤机落煤，SGB-630/220刮板运输机运煤，循环进度0.8m，下巷选用SGW-40T刮板运输机转载，SJ-80皮带运输。回采时对下巷4#右四巷进行沿空留巷作为右四工作面的回风上巷，4#在掘进工程时右四巷沿煤层顶板拉底施工，巷道中高2.4m，中宽2.8m，掘进是采用三排1.8m螺纹钢锚杆配W型钢带支护顶板，给沿空留巷创造了条件。 　　二、沿空留巷设计 　　1、沿空留巷围岩变形分析 　　沿空留巷和回采面的围岩变形和支护载荷特征规律基本一致，采空区顶板自上而下活动，形成沿空留巷和回采面均位于采空区边界和煤体的交界处，其一侧受到煤壁和支护系统的支撑，巷道上方裂隙带岩层取得平衡之前倾斜下沉。 　　A-煤壁支撑影响区；B-离层区；C-重新压实区；Ⅰ-垮落带；Ⅱ-断裂带；Ⅲ-弯曲下沉带；α-支撑影响角 　　沿空留巷围岩变形随第一回采工作面接近和远离，经历一个由稳定状态到强烈活动又重新稳定的过程。在第二工作面接近时，巷道变形再次强烈。沿空保留的区段平巷的维护过程范围与巷道变形如表1-1所示。 　　巷道维护阶段范围（m）顶底板移近速度（mm/d）顶底板移近量（mm） 　　第一次工作面前方不受回采影响～201 　　回采影响20～0V=550 　　第一次工作面后方回采强烈影响0～-60V=10Vmax=20～30200～300 　　缓和-60～-100V=3 　　重新稳定-100～1 　　第二次工作面前方二次采动影响40～0V=15Vmax=30～40200 　　根据对4#顶板岩性和锚索沿空留巷理论分析后初步确定沿空留巷矸石充填墙体宽为3.0m 　　2、顶板压力计算 　　根据裂隙带岩层运动影响下的顶板活动规律，可将巷道上方的直接顶顶板岩层看作是一端固支在煤壁里的悬臂梁，设煤壁边缘的塑性区宽度为S1，根据顶板岩性分析确定S1为0.6m，则直接顶沿巷道方向每米的压力为 　　Q=（S1+S2+S3）h 　　=（0.6+2.8+3.0）×2.7×25 　　=432kN/m 　　式中Q---沿空留巷每米顶板压力 　　S1---悬臂梁沿煤壁边缘的塑性区宽度，0.6m 　　S2---巷道顶板宽度，2.8m 　　S3---矸石充填墙支撑顶板宽度，3.0m 　　r----顶板岩石容重，25kN/m3 　　h---直接顶厚度，2.7m 　　M---采高 　　kp---岩石碎胀系数 　　矸石充填墙支撑强度为： 　　P墙=δ×S×3=0.5×103×3=1500kN/m 　　其中：δ――石墙承载力，取0.5MPa 　　4、锚索支护强度计算： 　　设计选用煤矿目前常用的锚索，即低松弛级∮15.2mm，强度级别为1860MPa的钢绞线。钢绞线由7根∮5mm的钢丝组成，屈服载荷为221.5kN。 　　锚索长度为： 　　L=L1+L2+L3=0.3+3.2+1.5=5.0m 　　根据锚索的支护机理，为保证锚索锚入稳定岩层，布置锚索时向采空区侧倾斜10°。考虑到顶板压力的不稳定性，实取锚索间距为2m。 　　三、留巷矿压观测及分析 　　在施工的过程中，要针对沿空留巷这一结构的特殊性制定科学有效的施工方案，并及时观测，结合实际情况进行科学分析。采用动态观测的方法，在施工过程中每隔3米就在沿空留巷内建立一个测点，对两帮移近量和顶底的移近量做及时的测量计算，以保证工程的质量。同时，随着施工进程的推进，在连续的120米的沿空留巷进行观测、并对其进行初次来压和2次周期来压，计算并统计相关数据。通过对已有数据的细致分析后可以看出，留巷段0～10m范围内巷道的变形较为剧烈，是留巷支护的增阻阶段，次阶段的