义煤集团铁生沟煤矿支护研究报告 - 图文(7)

2019-04-23 22:15

到采空区卸压带。此过程中,巷道支架所受矿压也逐渐减小,巷道支护效果得到逐渐改善。

图4.1 工作面上下巷道布臵示意图

表4.1 保护煤柱描述表

大煤柱 小煤柱 无煤柱 采空区卸压带

保护煤柱一般为20m左右,矿压较大,巷道支架受力也较大。巷道难以稳定。

保护煤柱一般为5m左右,矿压相对较小,巷道稳定性提高。 不留保护煤柱,巷道直接和采空区毗邻。矿压较小。巷道稳定性较大提高。

巷道直接放在采空区,此时采空区围岩已经卸压,故对巷道压力较小,巷道支架变形较小。

以前采用 现采用

根据实践,合理选择巷道布臵位臵可以有效避开矿压高峰区域,使得支护效果得到较大改善。

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4.2.2 合理设计与施工

根据铁生矿地质特点,支架顶部压力大,两帮变形也主要是由于顶部压力造成的。铁生矿根据实际情况对巷道支护进行了合理有效的改进。

(1) 支护形式的改进

表4.2 巷道支护材料及断面

U型钢支护 工字钢支护

1)支护由原来的U29变为U36 1)对子棚支护 2)架设工字钢点柱

3)支架先呈现出可缩性(让压),后呈刚性支2)2-4排抬棚加强支护 架(抗变形)

4)断面设计为马蹄形断面

(2)喷射混凝土

在掘进巷道过程中,支架支护好之后,对四周围岩进行喷射混凝土,这主要有三个明显的作用:(1)将支架有机的联系在一起,加大了支护层的整体强度,减少巷道的变形;(2)防治巷道的周围煤体的风化,防治煤体进一步自身的稳定性的减小;(3)由于混凝土的整体性较好,即使有破碎的煤体,也不会出现向外涌煤的严重现象。。

(3)减小对围岩的扰动

在巷道施工过程中,一定要尽量保证周围煤体的完整性,使煤体尽量处于原始状态。巷道周边用风镐或手镐刷大断面,以减小爆破对围岩(煤)震动,提高对围岩的保护。巷道开掘后及时喷射混凝土,减小煤体的风化。

(4)注水固化

经过实践和试验表明,铁生矿的煤体经过注水后,随着煤体中的水分减小,

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4.2 巷道施工断面图 煤体强度会逐渐增加。故我们在掘进巷道过程中采用深孔和浅孔注水。这有利于提高煤体自身的支护能力,减小煤体围岩对支架的压力。

由于铁生矿煤体注水后强度有明显变化,同时与河南理工大学合作进行渗透性试验确定注水压力和注水扩散半径。通过反复注水试验,确定注水压力为6~15Mpa;注水时直到临近注水孔煤体表面出水为止,表明已达到注水效果,

4.3 工作面注水钻孔示意图 此时水的扩散半径为1.5m左右,单孔注水量为4m3左右。

注水设施一览表

种类 深孔注水 松帮卸压

钻杆 直径

ZQS-65/2.5 ∮69螺

旋钻杆 ZQST-50/1.6 ∮42螺

旋钻杆 钻机型号

钻头 直径 ∮69螺旋钻头 ∮105三翼钻头

钻深 10-13米 1-3米

钻机工注水器作风压 直径 0.5 ∮72 MPa 0.5 MPa

钻机产地 辽宁.大石桥市防爆器厂 山西.石家庄中煤装备制造有限公司 山西.石家庄中煤装备制造有限公司 浅孔注水

ZQS-35/2.0

∮42麻花钻杆 ∮42两翼钻头

3-5米

0.5 MPa

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(5)松帮卸压

a)自然开帮式松帮卸压

巷道掘进过程中,支架顶部喷射混凝土,两帮预留一定的高度不喷射混凝土,只挂网,以此作为压力释放空间。侧部煤体在围岩压力作用下,自然从网格间均匀挤出,以达到卸压的目的。此卸压方法适用于松散但不呈流状的煤体。

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b)人工刷帮式松帮卸压

对于巷道压力显现比较明显,支架变形开始加大时,对于煤体不能自然挤出的情况,可采用人工刷帮。煤体在支架两帮处卸压后从挂网网格间均匀突出。但由于煤体较为坚硬,卸压后不能自然挤出而形成突而不掉的情况,此时需要人工刷下突出的煤体以达到卸压目的。此卸压方法适用于稍微坚硬、压力大的煤体。

c)钻孔式松帮卸压

对于不自然挤出和不能均匀突出的更为坚硬的煤体,可采用人工钻孔以达到卸压目的。此时需要人工在支架两帮打钻孔以松动坚硬煤体并人工营造卸压空间的方式进行卸压。钻孔深度一般在1米左右,间距取5cm左右,孔的多少视情况而定。此卸压方法适用于更为坚硬的煤体。

d)充填式松帮卸压

为了进一步减小矿压对支架的影响,铁生矿还采用了充填材料卸压措施。一般是采用具有缓冲作用的材料将支架与岩壁之间的孔隙填充,以使得围压逐渐释放从而达到缓冲和卸压目的。

e)下压式松帮卸压

当开掘较厚煤层并留有底煤时,逐层下压支架,以达到卸压目的。 f)天窗式松顶卸压

当顶压较大时,为了减少支架变形量,保证支架均匀承压,在支架顶部预留0.4米左右空间不喷射混凝土,采用人工或打钻的方式进行松顶卸压。 4.3 支护改革成果

通过大量的理论研究与工程实践证明该综合支护方法适合铁生矿地质条

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件,具有以下特点。

(1)“锚网+36U拱形支架+喷浆+壁后注水”复合支护

a)在掘进工作面采用风镐或手镐破煤岩尽量减少对围岩的破坏; b)在∪36支架腿适当位臵焊限位块,适当限制支架的可缩量,提高其支护强度;

c)打∪29合抱点杆滞后正头距离不大于15米,即有1~2天的让压空间,又能使支架均衡受力;

d)喷浆滞后正头不得大于5米进行有效封闭,封闭岩体减少风化; e)及时进行松帮卸压释放压力和滞后正头10~15米对煤体实施深浅孔(5-10米)注水固结煤体;

f)下部两帮预留1.0m空帮自然卸压,进行均衡支护。 (2)采煤工作面上下巷受动压影响段超前替棚结合松帮卸压工艺

a)下压式松帮卸压:原有支护巷道在压力显现、巷道出现变形时,对其巷道超前30~35米进行扩修替棚,新支护采取下压措施,顶部煤袋充填,在巷道压力显现时减少其受压情况。

b)喷顶式松帮卸压:替棚或扩修后对巷道的顶部进行喷浆处理,喷浆厚度80mm,对巷道的两帮及梁端头部分进行风煤钻打孔配合注水松帮卸压。使支架形成统一整体,由单一受力变为整体受力,从而大大提高了超前支护段的支护强度。

c)打眼式松帮卸压:用风煤钻对巷道的顶、帮进行打孔,增加巷道顶帮煤层的内部空隙,从而减缓巷道的变形。压力显现较明显地段进行多轮打孔卸压。

d)煤岩层注水固化煤岩体:合适地点打孔进行煤壁深浅孔注水,固化煤体

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