祁南煤矿6煤组薄煤层支护强度研究

2010年第1期中州煤炭总第169期祁南煤矿6煤组薄煤层支护强度研究杜长征(淮北矿业集团祁南煤矿,安徽宿州234115)擴要:祁南煤矿现开釆中组薄煤层,由于地质方面的原因,使巷道支护困难,矿井开采难度较大。通过对祁南煤矿61煤层据进支护的探索,找到了解决祁膚煤矿中组薄煤层(6、52、6)巷道压力大、支护难问题的方法:采用锚架复合支护,即“锚网(初次支护)+滞后套U29型钢棚(二次支护)联合支护”,巷道采用拱形断面。关键词:回采巷道;锚架复合支护;直接顶;直接底中田分类号:TD353文献标识码:A文章编号:1003-0506(2010)01-0006-04Thin CoalBed Supporting Intensity Exploration of No 6 Coal Group in Qi nan Coal Mine(Qinan Coal Mine, Huaibei Mining Industry Group, Suzhou 234115,ChinaAbstract: The current coal mining seam of Qinan Coal Mine is thin seam in middle group. Based on the complex geological conditionsthe supporting of the roadway is very difficult, and it is hard to mine coal. Through the discussion of driving support of 6, Coal Seam inQinan Coal Mine, the solution of roadway large-pressure and supporting difficulty was proposed to deal with the problems of thin coseam in middle coal seam group(6,, 62, 6,): using anchor rack compound supports and protections, that is, "Compound support by bolting with wire mesh( initial supporting)+ setting U29 steel shed( secondary supporting)", and the roadway is arched section.Keywords: gateway; anchor rack compound supports and protections; immediate roof; immediate bottom淮北矿业集团公司祁南煤矿是年产240万t的界,其下一区段为6123工作面,该面尚未准备。从大型矿井,可开采煤层共有10层(23、3261、62、63、82采区6煤组运输上山开口,该巷道为回采巷道7,728、9、10)。近年来随着开采的深入,中组薄煤沿6,煤施工。层已逐渐得到配采,但由于地质方面原因,开采难度6,煤层厚1.2~1.4m,平均1.3m,以薄煤层为大,掘进困难,前掘后修情况较普遍,极大地浪费了主,煤层结构简单,以单一煤层为主,局部含一层泥人力物力。该矿通过对6121胶带运输巷支护方式岩夹矸。直接顶底均为泥岩,较软,但遇水不泥化。的优化,取得了较好的效果。根据钻探资料及三维地震勘探资料分析,61211巷道支护概况胶带运输巷以F(10°∠60°,H=0~20m)正断层保护煤柱为界,在施工过程中对掘进影响较大。受此祁南煤矿6121工作面位于82采区上部,开采断层影响,小构造较为发育,局部地段煤层起伏较6煤层煤厚平均1.3m,煤厚倾角11°,顶、底板均大,顶板较为破碎,压力较大为泥岩,很不稳定。6121胶带运输巷位于82采区左翼6煤组第1区段611工作面下方,6121工作面2巷道断面尺寸及支护参数上部以-360m防砂煤柱为界,6121工作面右侧以2.1开口时采区上山保护煤柱为界,下方以F断层保护煤柱为(1)巷道断面形状及尺寸。6121胶带运输巷刚开口时设计为煤巷锚杆支护,锚索补强,矩形断面,收稿日期:2009-11-25断面V凵中国煤化工x中高)。作者简介:杜长征(1975-),男,安徽淮北人,注册安全工程师,1995CNMHG。①顶支护。锚杆年毕业于徐州工业学校,200年毕业于安徽理工大学长期从事煤规格222mmx2400mm,锚杆间排距为750mmx矿掘进工作700mm,每根锚杆1块M型托盘,M型钢带、铁丝2010年第1期杜长征:祁南煤矿6煤组薄煤层支护强度研究总第169期网护顶,M型钢带长4.2m。锚索每排2根,排距棚,搭接长度400mm,每处搭接2套限位卡缆固定0.7m,间距1.6m,按中线布置,锚索规格⑧18mm卡缆间距360mm,顶拱、侧拱圆心角分别为91°43’,6500mm,配合2.4m锚索梁打设,下部安设20056°43’′。每棚2块铁棚撑子(每帮各1块)。棚距mmx200mm托盘。每根锚索、锚杆均为2根650mm,钢丝绳网、铁背板腰帮过顶,钢丝绳网搭接z2550树脂药卷。②帮支护。锚杆规格为￠22mm100mm,铁背板间距400mm。钢丝绳网采用废旧2400mm,∏型托盘,∏型钢带塑料网护帮,锚杆钢丝绳加工,铁背板采用废旧U型钢加工。间排距800mmx700mm;每根锚杆为2根Z2550树脂药卷。4700图2优化后一次支护示意4400图1巷道开口时的断面支护示意(3)支护效果评判。采用以上支护设计施工约40m时,后路两帮收缩,顶板下沉明显,离层仪显示图3优化后二次支护示意到黄色位置,后路安全得不到保证。矿组织相关单位现场调研,发现该支护方案难以满足安全生产需3巷道施工工艺要,立即更改支护方案。为保证后路安全,在已掘巷(1)开口施工时。前煤巷锚杆支护,矩形断面,道中补打1排200mm木点柱,间距700mm,顶板施工工艺为:安全确认→落煤→敲帮问顶、刷顶至成下沉才得到有效控制,安全暂时得到保证。型→打点柱到工作面→延中(腰)线到工作面→上2.2优化后顶M型钢带→铺铁丝网(调整M型钢带位置)→打(1)巷道断面形状及尺寸。6121胶带运输巷单顶锚杆→刷帮至成型→上帮钢带→铺塑料网(调整煤锚支护无法满足支护要求,随后更改了支护方钢带位置)→打帮锚杆→拧紧螺栓→打锚索孔→安案采用主动支护与被动支护相结合的方法,加装锚素。大支护强度,更改后的巷道为锚架复合支护,即“锚(2)更改支护后。①一次支护(锚网)施工工网(一次支护)+滞后套U29型钢棚(二次支护)支艺:安全确认→落煤→敲帮问顶、刷顶至成型→打点护”拱形断面。锚网断面为净宽x净高=460柱到工作面→延中(腰)线到工作面→打顶锚杆→mm×3200mm,保证套棚不动帮顶;套棚断面为:净刷帮至成型→打帮锚杆→拧紧螺栓。②二次支护宽x净高=4200mmx3000mm。(滞后套棚)施工工艺:安全确认→窜前探梁→敲帮(2)支护形式及要求。①一次支护形式(图2)问顶,上棚梁,延中线,调整梁位置→挖腿窝、栽腿及要求。锚网支护锚杆022mm×2400m,间排校正照卡繒}棚槛子,拧紧螺栓,拆除临距700mm×700mm,每根锚杆2根Z2550型树脂锚时中国煤化工固剂,1块200mm×200mmx8mm托盘。护表钢CNMHG筋网规格:800mmx800m,钢筋必6.5mm,冷拔。4地上休证頂②二次支护形式(图3)及要求。套棚采用U29型钢4.1锚网支护质量保证2010年第1期中州煤炭总第169期(1)加强巷道成型管理。严禁按断面图落煤局部下沉,不利于安全生产,可能很快又要二次修矸,帮部预留500mm的手工刷大部分。复,重新投入材料、工时。2)锚网支护材料严格按设计要求选用,产品(2)更改支护后,改单一煤巷锚杆支护为锚架质量要符合要求,凡不合格的支护材料严禁入井使复合支护,每进尺50m布1个观测点,截至到目前用;锚杆的杆体、锚固剂、托盘、螺母等,其性能强度布2、3°4、5·,6·观测点共5个。5个观测点均布与结构必须相互匹配;护表构件如钢筋网应与整个置于锚架复合支护的U29型棚断面内。2观测点布支护系统相适应。于2009年1月28日,到2月26日近1个月的时间(3)锚杆布置。打锚杆眼前必须按支护图表的里顶板下沉量为10mm,底鼓量为43mm,左、右帮规定看线、定点、量尺、画眼位。锚杆眼径采用⑧28收缩量分别为30,39mm,从2月15日趋于稳定。mm配Q25mm树脂药卷,眼深必须与锚杆长度相3观测点布于2月8日到3月17日,顶板下沉量为匹配,眼深误差0~+30mm。24mm,底鼓量为26mm,左、右帮收缩量分别为31,(4)锚杆安装程序。严格按规定程序打锚杆26mm,平均每天变形量约1mm,且越往后越趋于孔、安装锚杆。锚杆安装后,必须采用风动扳手或其稳定。4"、5·、6观测点与23观测点大致相同。他机械扳手,及时对所有锚杆进行二次紧固,确保锚5.2支护效果比较杆螺母拧紧力矩达到设计要求从1、2、3°观测点看,6121胶带运输巷单一的(5)建立健全监测制度,认真落实班组自检、区煤巷锚杆支护难以满足安全生产的需求,可能很快队日检。区队技术员每天将班组自检、区队日检资又要二次修复,重新投入材料、工时。6121胶带运料收集整理后,报矿技术科,由掘进副总组织技术科输巷从开口至2009年11月,复合支护效果相当好。对所有监测资料进行收集、整理、存档,监测数据的近几年可基本不需要二次修复。分析处理及信息反馈,评判支护效果,修改完善或改综上所述,锚架复合支护是6121胶带运输巷首变支护设计,制定切实可行的技术安全措施等,并经选的支护方案。矿总工程师批准后执行。4.2滞后套棚质量保证措施6巷道变形分析(1)严格支架加工质量要求,凡不合格支架禁612l胶带运输巷沿6,煤施工,直接顶为20m止入井。厚的泥岩,深灰色,块状,富含植化碎片,下部含炭质(2)加强U型卡缆螺母拧紧工作,扭矩必须满成分较高。直接底厚1.1m,深灰黑色,致密,厚层,足要求,建立、落实小班自检及区队日检制度。套棚块状,富含植化碎片,上部含炭质成分较高。煤巷锚处支架要每班紧固1次,套棚处向后20m支架每圆杆矩形断面支护中顶部分难以控制,顶板易受扰动。班紧固不少于1次。当班工程质量由验收员负责监采用拱形断面两帮腮处煤岩可对中顶形成支撑力,督检查,区队每天由技术员进行质量抽查,并做好记再加上主动支护与被动支护相接合,从而达到理想录,严格奖罚。效果。从实际效果看,锚架复合支护较为合理。要3)支架迎山角符合要求。腰帮过顶材料使用7经济效益分析范,严禁出现“三空”,“三空”处要用编织袋装煤矸填实。(1)煤巷锚杆支护(不含劳务费)。按现市场价5支护效果分析格结算:每排用22mmx24m锚杆14根,用②18mmx6.5m锚索2根,用锚固剂32根,用24m锚索5.1巷道变形特征描述梁1根,用200mmx200mm锚索托盘2块,用2800(1)开口施工时。前40m为煤巷锚杆支护,锚mmx60mm×6mm∏型钢带2根,用1.0m×2.9m索补强,在此范围内布置观1·测点,观测周期为每塑料网2块,用4200mmx180mm×4mmM型钢周2次左右。从200年1)21日布点到2月带1V凵中国煤化工mM型托盘6块日,顶板下沉量为98m,底鼓量为8m,左右帮用1CNMH托盘8块,用1.0收缩量分别为203,201mm。2月8日打木点柱,从m×4.5m铁丝网1块。每排共用资金7942.3元,2月Il日起已趋于稳定,但变形量较大。后路顶板排距0.7m,每米用资金11346元。82010年第1期杜长征:祁南煤矿6煤组薄煤层支护强度研究总第169期巷道刚掘不到1个月,变形、损坏严重,后期要元,且采用复合支护后效果好。但在工时上可能要投入大量的人力、物力维修。多一些(2)优化后的支护(不含劳务费)。①一次支护。结语次支护为锚网支护,按现市场价结算:每排用22mx2400mm锚杆13根,用锚固剂26根,用800建议对中组薄煤层(616263)采用锚架复合支nm×800mm钢筋网12块,用200mmx200mm锚索护;当采用复合支护时若顶板为软岩的巷道,宜采托盘13块。每排共用资金1445.08元。排距0.7m,用拱形支护断面每米用资金20644元。②二次支护。二次支护为套棚支护按现市场价结算:每棚用梁长x腿长=34m参考文献3.2m的U型钢棚Ⅰ架,用限位卡缆4套,用废旧U[]何满潮,寰和生,中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京:科型钢架的棚撑子2块,用废旧U型钢加工的铁背板学出版社,200417块,用废旧钢丝编织网10块。每棚共用资金1883[2]侯朝炯郭励生,勾攀峰等煤巷锚杆支护[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999元。棚距0.7m,每米用资金2690元(责任编辑:秦爱新)二次支护每米共用资金4754.4元<11346(上接第2页)移近量小18.2%,帮部位移最大值减小2.4%,说明软煤巷道沿底布置更有利于巷道3结论变形的控制。(1)根据地质力学条件,利用模糊综合评判法得出教学二矿软煤全煤巷道为不稳定类围岩。(2)利用数值模拟分析了巷道的合理布置方式和围岩控制的特点:巷道沿底布置更有利于围岩稳定,巷道底帮角是支护控制的重点。(3)结合现场顶板赋存不稳定,且煤底容易发生底鼓棚腿钻底严重的实际情况,巷道应沿底布(4)当巷道断面加大或受剧烈采动影响等条件(a)巷道沿顶布置(b)巷道沿底布置下,使用梯形棚支护应采取安设中柱或在巷道中部图2巷道围岩综合位移等值线打锚索等提高支护物承载能力的措施;由于地质影响使围岩质量劣化时,应采用复合支护技术,并调整(2)底鼓量分析。巷道底板底鼓量如图3所支护参数,以维护巷道围岩的稳定。示。巷道沿顶布置时,底鼓量大,变形的均值是巷道沿底布置时的3倍多;巷道沿底布置时底部为相对参考文献:稳定的砂质泥岩,底鼓量小,更有利于围岩控制。[1]侯朝炯郭励生,勾攀峰,等煤巷错杆支护[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999卷沿层臣概布置2]侯朝炯勾攀峰卷道镭杆支护围岩强度强化机理研究[].岩石力学与工程学报,20019(3):342-345[3]盛继亮地下工程围岩稳定性模糊综合评价模型研究[].岩石力学与工程学报,2003,22(增1):2418[4]曰可m"1化京:煤炭工业出版社。。aa,。中国煤化工距底板中线的距离/CNMHG责任编辑:秦爱新)图3测点底鼓量