厚煤层放顶煤工作面应力升高区巷道支护技术研究.ppt

厚煤层放顶煤工作面应力升高区 巷道支护技术研究 完成单位：晋城蓝焰煤业有限公司成庄矿 天地科技股份有限公司 二 项目研究的关键技术 三 项目的创新点 四 主要技术经济指标及国内外对比 五 应用效果与经济社会效益 一 立项背景与目的 “大U套小U”通风，巷道复用，下区段工作面少掘一条巷道。 采空区侧布置巷道，巷道受力复杂。 煤层厚度5.9m，放顶煤采煤工艺，巷道必须要布置在应力升高区，支护难度大。 目前采用的锚杆支护效果差，围岩变形不能得到有效控制，巷道安全得不到保证 。 一、立项背景与目的 必要性：非常有必要开展厚煤层放顶煤工作面应力升高区巷道支护技术研究，以满足矿井安全、高效生产的要求。 目 的：研究开发出厚煤层放顶煤工作面应力升高区巷道支护技术，解决成庄矿目前存在的巷道支护难题。 一、立项背景与目的 二、项目研究的关键技术 应力升高区巷道变形主要原因：受两个工作面支承压力及叠加影响。 厚煤层放顶煤工作面巷道变形原因：松软煤帮发生扩容与整体移动，又引起顶板下沉与强烈底鼓。 巷道支护理论与方法：提出高预应力强力锚杆锚索支护理念，实现一次支护，避免二次支护和维修。 厚煤层放顶煤工作面应力升高区巷道围岩变形破坏机理及支护理论 高预应力锚杆锚索支护设计方法与参数选择 锚杆预应力在围岩中产生的应力场分布特征 提出锚杆预应力场的概念，采用数值模拟计算锚杆预应力、密度、有无钢带、安装角度等参数对预应力场分布的影响。 预应力100kN 二、项目研究的关键技术 3根锚杆 预应力20kN 锚杆预应力：能够形成连续分布的压应力区； 钢带：W钢带传递锚杆预应力； 锚杆间排距：使单根锚杆形成的压应力区连接、叠加； 锚杆角度：垂直顶板布置。 有钢带 无钢带 角度5° 二、项目研究的关键技术 锚杆锚索形式与参数 锚杆形式：高预应力、强力锚杆支护 支护参数： 预紧扭矩：400Nm 锚杆直径：22mm 锚杆长度：2.4m 间排距：不大于1m 安装角度：垂直巷道表面 二、项目研究的关键技术 锚杆锚索形式与参数 锚索形式：高预应力、强力锚索支护 支护参数： 预应力：200-250kN 锚索直径：20-22mm 锚索长度：7m 安装角度：垂直巷道表面 二、项目研究的关键技术 1×19结构锚索断面 开发出高预应力、强力锚索材料与配套机具 开发出1×19结构锚索，直径22mm，拉断载荷550kN；延伸率提高1倍。 开发出与强力锚索配套的张拉设备，额定载荷300kN。 二、项目研究的关键技术 典型巷道锚杆锚索支护技术井下试验 厚煤层放顶煤工作面应力升高区巷道：两帮移近量500mm，顶板下沉量200mm。支护效果良好，基本未二次复修。 二、项目研究的关键技术 三、项目的创新点 首次对厚煤层采空区边缘的应力升高区巷道进行支护研究，项目的成功为煤矿巷道布置增加了一种选择。 提出高预应力、强力锚杆、锚索支护理念，突破沿空巷道锚杆间排距必须小于1m的传统观念，大幅度减少锚杆锚索支护密度，同时提高了支护效果。 开发出1×19结构强力锚索及配套张拉设备。显著提高锚索拉断载荷的同时延伸率也成倍增加。 国内外同类技术指标先进性对比 效益显著 综合成本降低10%，增加1.12亿收入 一次支护成本略低，但维修成本高 经济效益 国际先进 高 差 高 安全性 国际领先 变形量大幅降低，实现一次支护 围岩变形量大，多次维修或翻修 好 支护效果 条件复杂 厚煤层放顶煤工作面应力升高区巷道 复杂困难巷道 巷道地质条件简单开采深度小 使用条件 国际领先 200-250kN 7m 50-100kN 5-10m 150-200kN 5-10m 锚索预紧力与长度 国际先进 锚索直径22mm, 1×19股，破断载荷550kN 锚索直径 15.2-17.8 mm, 1×7股破断载荷350kN 优质钢材,价格高 支护材料 国际领先 高预应力强力锚杆锚索支护理论 二次支护理论；联合支护理论 最大水平应力理论 支护理论 比 较 本 项 目 国 内 国 外 项 目 四、主要技术经济指标及国内外对比 五、应用效果与经济社会效益 应用效果：显著提高了巷道掘进速度与支护效果，及回采工作面产量。 经济效益：节省支护费用，提高煤炭产量，增加收入1.12亿元。 社会效益：有效遏制了顶板事故。 推动科学技术进步的作用：显著提升了成庄矿巷道支护技术水平，促进了煤矿巷道支护理论与技术进步。 结 束