轎子山煤礦M9煤極堅硬頂板裸巷支護技術(shù)改造

楊光林 付姍姍 劉攀

轎子山煤礦新井M9煤頂板屬于極堅硬巖層，根據(jù)礦方提供的資料。普式系數(shù)達到13.6之高；實際生產(chǎn)中由于沒有理論依據(jù)和支撐，巷道支護一直采用錨桿方式。工作面回采過程中幾乎沒有明顯的頂板下沉及巷道變形，說明現(xiàn)有的支護富余較多，浪費嚴重。以9106工作面為例，回采巷道一排5根錨桿，間距0.8m；支護材料費約300元／米。巷道支護時人工費、運輸費、錨固劑費用等相關(guān)費用約300元／米，僅該工作面巷道支護費用就高達95萬，并且在實際操作中由于頂板過于堅硬，錨桿鉆孔費時費力，工人勞動強度偏大。

根據(jù)永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司《煤巷錨網(wǎng)支護、錨網(wǎng)索支護(暫行)規(guī)定》(永貴[2011]267號)之規(guī)定，轎子山煤礦煤巷推薦采用錨桿間排距800×800(規(guī)格18×2000)，錨索間排距1600×2400(規(guī)格6500)的支護方案。考慮到該規(guī)定為總體綱領(lǐng)性文件，沒有針對新井M9煤極堅硬頂板情況進行專門分析，應(yīng)當具體問題具體分析，進行支護技術(shù)的改革。

結(jié)合臨近礦井資料，對于此類極堅硬頂板采用低密度錨桿支護或者局部地段裸巷支護，效果較為理想，有一定的合理性。但是都沒有對巷道支護進行系統(tǒng)科學(xué)的研究，無法從理論上進行指導(dǎo)。

針對新井M9煤極堅硬頂板支護方式不合理、浪贊嚴重的問題，亟需對其進行支護方式改革的課題研究。通過實驗室實驗、數(shù)值計算，理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測等方法，研究相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)巷道裸巷支護；并依據(jù)《煤礦安壘規(guī)程》第四十一條之規(guī)定“在堅硬和穩(wěn)定的煤巖層中，確定巷道不設(shè)支護時，必須制定安全措施”，對M9煤裸巷支護制定技術(shù)安全措施，保證其安全性，最終實現(xiàn)技術(shù)改革。

1研究內(nèi)容

針對轎子山煤礦新井M9煤極堅硬頂板支護改革問題，確定本項目研究內(nèi)容如下。

(1)新井M9煤工作面極堅硬頂板力學(xué)參數(shù)測定。

(2)極堅硬頂板力學(xué)結(jié)構(gòu)模型的建立，根據(jù)其特殊的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析裸巷支護的可靠性。

(3)不同支護方案和參數(shù)的數(shù)值模擬，計算巷道掘進和回采過程中巷道應(yīng)力及圍巖變形規(guī)律。

(4)依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第四十一條規(guī)定，對M9煤裸巷支護制定技術(shù)安全措施，諸如破碎地段實施錨網(wǎng)支護、每隔50m安裝數(shù)顯報警式離層儀、安設(shè)木支柱作為信號柱等。

(5)現(xiàn)場監(jiān)測獲得巷道頂板離層、煤體應(yīng)力分布等相關(guān)數(shù)據(jù)，進行支護改革后支護效果的評價。

2研究路線

調(diào)研基本地質(zhì)條件，分析已有研究成果一實驗室試驗確定M9煤頂板的力學(xué)參數(shù)一理論研究，建立極堅硬頂板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，分析裸巷支護的可靠性一數(shù)值模擬，計算不同支護情況下巷道掘進和回采過程中應(yīng)力及變形規(guī)律一針對M9煤裸巷支護制定技術(shù)安壘措施一確定改革試驗地段及觀測地點、內(nèi)容，現(xiàn)場監(jiān)測分析頂板離層及煤體應(yīng)力分布規(guī)律一分析實測數(shù)據(jù)，現(xiàn)場驗證裸巷支護效果一總結(jié)分析研究成果，提交研究報告，井將成果推廣應(yīng)用。

3工作安排及經(jīng)費預(yù)算

3.1工作安排

本項目從啟動至完成報告，共需約8個月時間。共分為四個階段：課題立項與準備階段、方案設(shè)計階段、現(xiàn)場施工與監(jiān)測階段、分析總結(jié)與編制報告階段。

(1)課題立項與準備階段(2011.2～2011.3)。主要工作為：廣泛調(diào)研，收集有關(guān)資料；提交“轎子山煤礦新井M9煤極堅硬頂板裸巷支護改革”立項論證書，制定研究內(nèi)容和技術(shù)路線。

(2)方案設(shè)計階段(2011.3～2011.4)。主要工作為；實驗室實驗、理論分析、數(shù)值模擬三個部分。在山東科技大學(xué)實驗室進行試驗確定頂板力學(xué)參數(shù)；理論上建立力學(xué)模型，根據(jù)極堅硬頂板情況下特殊的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析裸巷支護的可靠性。運用數(shù)值計算軟件分析合理的支護方式，并制定針對裸巷支護時安全技術(shù)保證措施。

(3)現(xiàn)場施工與監(jiān)測階段(2011.4～2011.5)。主要工作為：頂扳支護改革試驗和現(xiàn)場監(jiān)測。在工作面順槽進行支護改革試驗；安裝觀測設(shè)備、采集與整理數(shù)據(jù)，現(xiàn)場驗證裸巷支護效果。開始監(jiān)測前一個月由山東科技大學(xué)參與監(jiān)測，后期監(jiān)測工作由轎子山煤礦完成，數(shù)據(jù)分析由山東科技大學(xué)完成。

(4)分析總結(jié)與編制報告階段(2011.5～2011.6)。主要工作為：課題總結(jié)、編制報告、課題推廣與應(yīng)用三部分。對課題前期的工作進行總結(jié)，編制“轎子山煤礦新井M9煤極堅硬頂板裸巷支護改革”課題報告，形成相應(yīng)的技術(shù)成果，并針對同類開采條件礦井進行推廣應(yīng)用。

3.2經(jīng)費預(yù)算

項目預(yù)算主要包括頂板力學(xué)參數(shù)測試費用(10萬)、理論分析費、數(shù)值模擬分析費、差旅費、勞務(wù)費、科研項目管理與稅費(16％)等相關(guān)費用，總計25萬元。