坚硬顶板回采巷道支护技术研究

作者:未知

  摘要:在深埋的煤层当中,坚硬的顶板回采巷道在岩体周围所产生的应力相对较大,并且来自顶板上的压力也比较明显,通过对我国某煤矿开采工程为例,通过理论分析的方式,对巷道锚杆支护技术进行了科学的分析和研究,为类似环境下的回采巷道支护技术提供参考。
  关键词:坚硬顶板;回采巷道;技术分析
   1 工程概况
  某矿通过三座矿井合并而成,批准矿井生产能力90萬t/a,主要开采4号、5号、8号、9号煤矿层其中80105 工作面在开采,煤矿8号煤层的平均厚度为3.25m,密度为1.14t/m3,煤矿层的走向为南北走向,同时东西倾角为40度到100度之间属于水平煤层的开采条件。8号煤层在顶板上不为石灰石顶板,底部为你延时煤层的倾向等级为二级,属于自燃煤层。该煤层的整体构造相对比较简单,并没有产生下陷或者是裂缝的情况。瓦斯的涌出量为0.11m3/min,相对瓦斯的涌出量为1.57m3/min,通过测试之后得出低压处于正常状态,没有产生冲击地压和动力低压的现象,8号煤层在顶板上作为石灰岩或者是泥岩,并且在底部的材质情况为细砂岩泥岩的硬度为2~3级,属于比较坚硬的煤质层。
   2 巷道围岩稳定性的分类
  煤矿开采巷道围岩的稳定性分类,主要是针对巷道内部岩石的具体条件,在对应的条件下对工程类别的基础进行判断,这也是支护方案保障的前提。但是因为巷道围岩的稳定性受到了围岩性质以及围岩应力的区分,在围岩的构造情况下破坏比较严重,巷道断面的大小和形状不一,巷道支护的方式等因素的影响比较明显,并且在通过回采巷道的冲击下会承受较大的压力,移动支撑压力和压力降低问题比较明显。针对上述的问题分析使用比较广泛的模糊类聚分析的方式,对巷道内部的岩石进行了分类。
  在选用回采巷道岩石稳定性的分类指标过程当中,基于易量化和容易获得的基本性原则,选取直接顶层煤的单向抗压强度,巷道的具体埋藏深度有效的计算出煤层垮落的距离,通过对煤层的厚度和高度的比值对航道宽度等作为分类指标。模糊聚类的实施方式存在很多种,通常情况下采用模糊等价关系距离的方式,具体的操作流程为将模糊相近的矩阵进行改造,使其具有优秀的传递性,并且转化成为模糊等价关系,在给出了不同参数进行类聚,保证了参数取值分类的需求。通过由大到小或者是由小到大的顺序来进行取值和试验,并且在试验过程当中采用抽样调查的方式,保证最终的数值符合测试要求。依照矿井的具体开采状况来分析,在矿井的整体走向为由南到北倾斜向西的整体构造,同时在单斜构造的基础之上,煤矿整体的形状坡角相对较好,并且在内部没有检测到煤矿断层的现象,在整体的构造上属于比较简单的类型,在有效结合了8号煤层的工作面和回风槽的岩石类型,进行了有效的分类,在分类的结果上设定为二级,属于稳定性围岩分类。依照航道顶板支护方式和参数的选取,对工作面巷道的锚杆和钢筋量进行了有效的支护,充分保证了锚索的支护能力。
   3 工作面顺槽顶板锚固参数设计
  通过相关的地质数据报告可以看出在该8号煤层的开采过程当中,每层顶端的石灰岩或者是泥岩,量相对比较丰富,通过对现场钻孔试验分析,可以看出直接停板的名言,抗压强度为1.20MPa,13.6MPa平均为12.8MPa。属于软土质岩土类型,在实际的抗拉强度上为0.2MPa到0.5MPa,平均为0.3MPa。凝聚系数为2.4MPa。会员整体的抗压力强度为63.5MPa到68.5MPa,平均为65.5MPa,属于质地比较坚硬的岩石,在经过系统的勘测工作之后,可以看出在巷道内部直接通过岩石顶板的厚度相对较薄,同时在岩石的强度上比较低,完整程度交叉会随着煤矿巷道开采过程中的推进而产生损坏。在锚固参数计算过程当中,需要充分的考虑到基本顶层石灰石岩石强度。通过上述的计算分析之后,有效确定了锚杆在运用直径为22mm,长度为2.5m的左旋螺纹锚杆,锚杆的排距为1.0×1.1m,每个顶板上布置五根锚杆同时在锚杆的两侧设定为三根锚杆和两个低帮锚杆来进行支护。采用了W形钢铁结构和菱形的金属网型支护结构,在网孔的尺寸设定为50×50mm,锚索采用直径为50mm的长度大小,在进行巷道的挖掘过程当中,巷道底部的底板移动量最大为96mm,同时在两侧的移动量为46mm,在航道挖掘进入到18 地之内,行到周围的岩石会表现得比较坚硬,同时也趋于更加稳定,围岩的最大形变量为2.3mm。在工作过程当中,受到了颜体移动的影响,在巷道前方的30m范围之内的岩石形变比较明显,看到底部的板体移动量为401mm,两侧的移动量最大为198mm,最大形变量为6.1,整体表现知乎性良好,可以满足基本的煤矿生产需求。
   4 结束语
  针对深埋煤层巷道围岩的支护性问题,相关的研究人员也做出了大量的工作和研究并且取得了初步的成果,但是因为在深埋地下的巷道和支护的难题仍然没有得到充分的解决,在本文当中就以具体的煤矿开采环境为例,对工作面回采巷道进行支护设计分析,并且对之后的效果作出了科学合理的评价,对煤矿开采工作提供了科学的借鉴。
  参考文献:
   [1]潘一山,肖永惠,李忠华,等.冲击地压矿井巷道支护理论研究及应用[J].煤炭学报,2014,39(02):222-228.
   [2]康红普,姜铁明,高富强.预应力锚杆支护参数的设计[J].煤炭学报,2008(07):721726.
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