晉能集團蓋州煤業9102回風順槽切頂卸壓沿空留巷技術應用

魏錦周,龍鳳魁

（晉能集團晉城公司 蓋州煤業,山西 晉城 048400)

1672-5050（2017)05-0035-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.009

2017-07-19

魏錦周（1983-),男,河南新鄉人,大學本科,工程師,從事煤礦采掘技術和安全管理工作。

晉能集團蓋州煤業9102回風順槽切頂卸壓沿空留巷技術應用

魏錦周,龍鳳魁

（晉能集團晉城公司 蓋州煤業,山西 晉城 048400)

當前煤炭回采和采掘接續緊張是礦井開采中所需要解決的問題,采用回風順槽切頂御壓沿空留巷可以確保安全并提高效率。蓋州煤業根據9102回風順槽的工程地質條件、支護參數、切頂卸壓沿空留巷工藝流程進行了系統的礦壓觀測。結果表明,切頂卸壓沿空留巷技術可行、經濟合理、安全可靠,在晉城地區9#煤層有很大的推廣價值,同時也取得了經濟效益和社會效益,實現了降本增效的目的。

恒阻錨索;聚能管;切頂泄壓;沿空留巷

蓋州煤業對9102回風順槽切頂卸壓沿空留巷,可使該巷道保留下來作為9104回采工作面的回風順槽,同時取消了相鄰兩工作面間的煤柱,提高了煤炭回采率,降低了萬噸掘進率,緩解了采掘接續緊張的局面,取得了良好的社會效益和經濟效益[1-2]。

1 工程概況

1.1工程地質條件

蓋州煤業 9102 工作面位于9#煤層,工作面可推采長度 900 m,工作面長度 180 m,南為 9101工作面,東為尚未布置的 9104工作面。煤層厚度為1.2 m～2.2 m,平均煤厚1.62 m,傾角 0°～5°,平均傾角為3°,煤層賦存較穩定。根據工作面附近鉆孔資料,9102工作面埋深約埋深 60 m～120 m,松散層厚度約21.4 m,在掘進范圍內上覆基巖厚度約為 40 m。煤層直接頂為深灰色石灰巖:f=8,厚度約 0.88 m;直接頂上部為黑色泥巖:f=5,厚度為2.78 m;泥巖上部為深灰色細砂巖:f=6,厚度為2.86 m;細砂巖上部為泥質細砂巖:f=5～6,厚1.73 m;泥質細砂巖上部為紗質泥巖:f=5,厚4.62 m;直接底為細粒砂巖及粉砂質:f=6,厚2.91 m,頂底板巖性，見圖3。

1.29102回風順槽支護參數

9102回風順槽寬4.5 m,高2.6 m,錨網索聯合支護。頂錨桿為Φ20 mm×2 400 mm的左旋螺紋鋼樹脂錨桿,采用1支msck 2335及1支msk 2360錨固劑錨固,msck 2335在前,msk 2360在后,錨桿錨固力不得小于100 kN,扭矩不小于200 N·m,間排距為1 000 mm×1 200 mm。

幫錨桿采用Φ18 mm×1 600 mm的玻璃鋼錨桿,采用1支msck 2335錨固劑錨固,錨桿錨固力不得小于60 kN,扭矩不小于40 N·m,間排距1 200 mm×1 200 mm。

錨索采用直徑17.8 mm×6 250 mm的鋼絞線,采用1支msck 2335及2支msk 2360錨固劑錨固,預緊力200 kN,三花布置,間排距為2 000 mm×2 400 mm。

頂網采用鋼筋網片,規格為2 000 mm×1 200 mm,采用直徑6 mm的鋼筋焊接,網孔規格為100 mm×100 mm;幫網采用塑料網,型號JD PP 50×50 MS,網孔為50 mm×50 mm,長2.5 m。塑料網與頂鋼筋網、塑料網與塑料網之間搭接100 mm;頂部及幫部均配合錨桿打設由Φ14 mm圓鋼焊接而成鋼筋梯。9102回風順槽支護斷面圖,見圖1。

圖1 9102回風順槽支護斷面圖Fig.1 Section diagram of support in No. 9102 air-return gateway

2 切頂卸壓沿空留巷工藝流程

2.1施工恒阻錨索

為了保證切頂過程和周期來壓期間的穩定性,在原有支護的基礎上,需超前工作面60 mm～100 mm施工恒阻錨索。

恒阻錨索直徑為21.8 mm,長度為8 300 mm,恒阻器長500 mm,外徑72 mm,最大允許變形量350 mm,恒阻值（33±2)t,恒阻錨索外形示意圖見圖2。恒阻錨索布置兩排,靠近切縫側布置1排,巷中布置1排,切縫側恒阻錨索排距1 000 mm,距巷幫800 mm,相鄰恒阻錨索用W鋼帶連接。巷中恒阻錨索排距2 000 mm,與切縫側恒阻錨索間距為2 000 mm。

圖2 恒阻錨索外形示意圖Fig.2 Contour diagram of constant resistance anchor

2.2預裂切縫爆破

預裂切縫爆破可在局部范圍內切斷工作面頂板的應力傳遞,減弱巷道頂板壓力[3],很好地保護巷道頂板的完整性。

圖3 炮孔裝藥結構示意圖Fig.3 Loading structure of blasting holes

預裂切縫爆破采用雙向聚能爆破技術,切縫炮孔間隔裝藥,隔一爆一,中間孔作為導向孔,可增加自由面,擴大裂隙區的范圍[4]。炮孔內炸藥起爆后,通過雙向聚能管形成的定向高能射流可將巖石集中受拉,使巖石沿固定方向延展成縫,形成預裂切縫面。根據蓋州煤業的地質資料及現場爆破后的窺視結果確定現場的施工參數,預裂切縫炮孔距采空區巷幫500 mm,切縫炮孔間距500 mm。切縫炮孔深度6 m,與鉛垂線夾角為10°切縫炮孔內放置3根雙向聚能管, 每根長1.5 m,乳化炸藥卷共7卷,采用4-2-1分3段正向裝藥布置,封泥長度2 m,炮孔的裝藥結構見圖3。

2.3架后臨時支護

工作面開采后,頂板開始垮落。靠近切縫側,由于工作面頂板的垮落會對巷道側頂板有一定的摩擦下墜作用,因此需要對頂板臨時支護,臨時支護采用一梁四柱,即一根π型梁加四根單體柱,9102回風順槽臨時支護斷面圖,見圖4。為了防止采空區的矸石沖入巷道,同時需要擋矸支護,擋矸支護采用U型鋼和單體柱交替安裝,沿空側U型鋼和單體柱的排距均為500 mm,9102回風順槽擋矸支護。

圖4 9102回風順槽臨時支護斷面圖Fig.4 Section diagram of temporary support in No. 9102 air-return gateway

3 礦壓觀測系統

礦壓觀測對切頂卸壓自動成巷工程有著至關重要的作用,可以檢驗留巷段頂板支護參數的科學性和合理性;能夠對架后臨時支護回撤起到指導作用;能夠及時對巷道支護狀況進行跟蹤反饋和預測,及時發現工程隱患,以保證巷道穩定。

9102回風順槽礦壓觀測系統由錨索應力計、頂板離層儀、頂底板移近量動態記錄儀組成,實行在線監控、成組布置,每30 m布置一組測站。

通過觀測,9102回風順槽頂板采空區側下沉量大,煤壁側下沉量小,最大下沉量204 mm,平均下沉量120 mm,整體下沉量符合要求。底板無底鼓現象,煤幫有開裂,但無明顯兩幫移近量。周期來壓期間,恒阻錨索滑塊有內移,但無鎖具拉出、鋼絞線拉斷等失效現象。

4 結論

1)與柔模混凝土支護沿空留巷相比,切頂卸壓沿空留巷施工工藝簡單,可與工作面采煤工序平行作業,互不影響[5]。

2)開采過程中的煤層厚度、頂板巖性如發生變化,切縫炮孔深度、角度、間距可做調整。

3)礦壓觀測表明,工作面后100 m左右,采空區矸石逐漸壓實,頂板已基本穩定,可將架后臨時支護一梁四柱、擋矸單體柱全部回撤,擋矸U型鋼隔一回一,排距變為1 000 mm。

4)與常規掘巷相比,切頂卸壓沿空留巷每米可節約800元～1000元,降本增效作用明顯。

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MAO Huaiyong.Non Pillar Gob-side Entry Retaining Mining with Roof Cutting Pressure Releasing in Tangshangou Coal Mine[J].Coal Engineering,2016,48（8):12-14.

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[4] 陳勇,郝勝鵬,陳延濤,等.帶有導向孔的淺孔爆破在留巷切頂卸壓中的應用研究[J].采礦與安全工程學報,2015,32（2):253-259.

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ApplicationofGob-sideEntryRetainingbyPressureReleasewithRoof-cuttingin9102Air-returnGatewayinGaizhouMine,JinnengGroup

WEIJinzhou,LONGFengkui

（GaizhouCoalCo.,Ltd.,JinchengBranchofJinnengGroup,Jincheng048400,China)

Tense excavation interconnection needs to be solved in mining. Gob-side entry retaining by roof cutting and pressure release in air-return gateway was adopted to guarantee the safety and efficiency. According to the geological condition, supporting parameters, and technological process of the gob-side entry retaining by roof cutting and pressure release, the pressure was observed systematically in Gaizhou mine. The results show that the gob-side entry technology is feasible, economical, and reliable, which has a promotion value in No.9 coal seam in Jincheng area, with economic and social benefits, cost reduction, and efficiency increase.

constant resistance anchor; binding energy tube; pressure release with roof cutting; gob-side entry retaining

TD353

A

（編輯:薄小玲)