過空巷道深淺雙支護(hù)圍巖控制技術(shù)的應(yīng)用

王 宇

過空巷道深淺雙支護(hù)圍巖控制技術(shù)的應(yīng)用

王 宇

(長(zhǎng)治三元中能煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治市 046600)

福達(dá)煤業(yè)2303工作面推進(jìn)過程中存在多條斷面較大的空巷，空巷多位于煤層內(nèi)，煤體強(qiáng)度低，受力復(fù)雜，直接導(dǎo)致空巷處于不穩(wěn)定狀態(tài)，圍巖變形嚴(yán)重，破裂范圍大。針對(duì)該情況，提出了過空巷道深淺雙支護(hù)圍巖控制技術(shù)，并通過FLAC3D數(shù)值模擬表明，該技術(shù)降低了過空巷道兩幫最大移近量29 mm，頂?shù)装遄畲笠平?5 mm，有效控制了圍巖變形。

過空巷道;深淺雙支護(hù);數(shù)值模擬

1 引 言

福達(dá)煤業(yè)2303工作面有多條過空巷道，隨著工作面的推進(jìn)，會(huì)揭露一些老舊空巷，從而使工作面頂板控制難度增加，當(dāng)工作面與空巷處于同一方向的時(shí)候，頂板更加難以控制。因此，通過研究2303工作面在回采過程中過空巷時(shí)巷道圍巖的位移情況和支護(hù)技術(shù)，提出了過空巷道深淺雙支護(hù)圍巖控制技術(shù)，該技術(shù)可減少工作面搬家次數(shù)，從而提高工作效率，實(shí)現(xiàn)安全高效開采，對(duì)其他礦井的同類問題有一定的指導(dǎo)作用。

2 工程概況

福達(dá)煤業(yè)2303工作面采高為6.6 m，空巷斷面面積大，頂板上方有3 m左右煤層，直接頂為泥巖，煤層與頂板之間的鉸接能力較差，從而使頂板易離層掉落及彎曲破壞，在圍巖的交接處也會(huì)發(fā)生破壞變形。巷道底板是泥巖，強(qiáng)度較低，遭到水平拉應(yīng)力時(shí)，底板會(huì)被拉斷及發(fā)生底臌現(xiàn)象。巷道周圍巖層發(fā)生變形時(shí)，初始變形區(qū)最容易發(fā)生變形，在受到其他變形運(yùn)動(dòng)影響的時(shí)候，變形區(qū)域隨之?dāng)U大，持續(xù)產(chǎn)生變形。

3 過空巷道深淺雙支護(hù)層圍巖控制技術(shù)的提出

結(jié)合錨桿和錨索的支護(hù)理論，提出深淺雙支護(hù)層的支護(hù)系統(tǒng)，如圖1所示，此系統(tǒng)對(duì)工作面周圍巖層的支護(hù)起到非常重要作用。

淺部支撐層為錨桿支護(hù)系統(tǒng)，通過桿體、托盤、螺母、錨固劑等構(gòu)件組合而成，桿體和圍巖通過錨固劑粘結(jié)成整體，阻止巖層松動(dòng)和離層。張拉鋼帶把錨桿相互連接起來，形成錨桿支護(hù)系統(tǒng)，即圍巖內(nèi)的淺部支撐層。

深部支撐層為錨索支護(hù)系統(tǒng)，通過鋼絞線、鎖具、錨固劑及張拉鋼帶等組合而成，鋼絞線在頂板深部穩(wěn)定巖層中穩(wěn)定巖層。通過張拉鋼帶擴(kuò)大錨索預(yù)緊力的影響區(qū)域，形成錨索支護(hù)系統(tǒng)。

圖1 巷道支護(hù)深淺雙支護(hù)層原理

4 數(shù)值模擬

4.1 數(shù)值模擬模型及方案建立

本文以福達(dá)煤業(yè)2303工作面的工程地質(zhì)條件為研究背景，用FLAC3D對(duì)過空巷道進(jìn)行模擬分析，建立的模型長(zhǎng)×寬×高為：20 m×30 m×40 m，如圖2所示，模型的底部限制垂直方向上的位移，兩側(cè)限制水平方向上的位移，煤厚為6.6 m，埋深350 m，則原巖應(yīng)力為為8.75 MPa，工作面超前支承壓力動(dòng)載系數(shù)為為3.5，邊界應(yīng)力為為30 MPa，支護(hù)方案為錨桿結(jié)合錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

圖2 數(shù)值模型建立示意圖

4.2 深淺支護(hù)條件下過空巷到應(yīng)力分布及變形規(guī)律

圖3、圖4為煤層空巷在不補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)條件下巷道頂?shù)装寮皟蓭蛧鷰r位移云圖。

圖5、圖6為煤層過空巷道深淺雙支護(hù)時(shí)的頂?shù)装寮皟蓭蛧鷰r變形位移云圖。

圖3 不補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)煤層過空巷道頂?shù)装逦灰圃茍D

圖4 不補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)煤層過空巷道兩幫位移云圖

圖5 深淺雙支護(hù)煤層過空巷道頂?shù)装逦灰圃茍D

圖6 深淺雙支護(hù)煤層過空巷道兩幫位移云圖

從圖3~圖6可以看出：不補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)條件下，過空巷道的頂?shù)装遄畲笠平繛?071 mm，兩幫最大移近量為802 mm；煤層過空巷道在深淺雙支護(hù)層支護(hù)時(shí)，過空巷道的頂?shù)装遄畲笠平繛?042 mm；兩幫最大移近量為757 mm。在深淺雙支護(hù)層系統(tǒng)支護(hù)后，過空巷道的頂?shù)装搴蛢蓭鸵平棵黠@減小，說明過空巷道圍巖的穩(wěn)定性加強(qiáng)。

5 小 結(jié)

通過對(duì)福達(dá)煤業(yè)2303工作面過空巷道變形及破壞規(guī)律的理論研究，提出了深淺雙支護(hù)層控制理論，在不同層位的過空巷道采用錨桿加錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案，并通過FLAC3D數(shù)值模擬表明，采用深淺雙支護(hù)層系統(tǒng)支護(hù)后，過空巷道圍巖的變形得到了有效的控制，提高了工作面過空巷道時(shí)的工作效率，實(shí)現(xiàn)了礦井安全高效開采。

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(2018-11-14)

王 宇(1988—)，男，山西長(zhǎng)子縣人,主要從事煤礦開采，Email:632626381@qq.com。