晋能集团盖州煤业9102回风顺槽切顶卸压沿空留巷技术应用

魏锦周,龙凤魁

（晋能集团晋城公司 盖州煤业,山西 晋城 048400)

1672-5050（2017)05-0035-03

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

2017-07-19

魏锦周（1983-),男,河南新乡人,大学本科,工程师,从事煤矿采掘技术和安全管理工作。

晋能集团盖州煤业9102回风顺槽切顶卸压沿空留巷技术应用

魏锦周,龙凤魁

（晋能集团晋城公司 盖州煤业,山西 晋城 048400)

当前煤炭回采和采掘接续紧张是矿井开采中所需要解决的问题,采用回风顺槽切顶御压沿空留巷可以确保安全并提高效率。盖州煤业根据9102回风顺槽的工程地质条件、支护参数、切顶卸压沿空留巷工艺流程进行了系统的矿压观测。结果表明,切顶卸压沿空留巷技术可行、经济合理、安全可靠,在晋城地区9#煤层有很大的推广价值,同时也取得了经济效益和社会效益,实现了降本增效的目的。

恒阻锚索;聚能管;切顶泄压;沿空留巷

盖州煤业对9102回风顺槽切顶卸压沿空留巷,可使该巷道保留下来作为9104回采工作面的回风顺槽,同时取消了相邻两工作面间的煤柱,提高了煤炭回采率,降低了万吨掘进率,缓解了采掘接续紧张的局面,取得了良好的社会效益和经济效益[1-2]。

1 工程概况

1.1工程地质条件

盖州煤业 9102 工作面位于9#煤层,工作面可推采长度 900 m,工作面长度 180 m,南为 9101工作面,东为尚未布置的 9104工作面。煤层厚度为1.2 m～2.2 m,平均煤厚1.62 m,倾角 0°～5°,平均倾角为3°,煤层赋存较稳定。根据工作面附近钻孔资料,9102工作面埋深约埋深 60 m～120 m,松散层厚度约21.4 m,在掘进范围内上覆基岩厚度约为 40 m。煤层直接顶为深灰色石灰岩:f=8,厚度约 0.88 m;直接顶上部为黑色泥岩:f=5,厚度为2.78 m;泥岩上部为深灰色细砂岩:f=6,厚度为2.86 m;细砂岩上部为泥质细砂岩:f=5～6,厚1.73 m;泥质细砂岩上部为纱质泥岩:f=5,厚4.62 m;直接底为细粒砂岩及粉砂质:f=6,厚2.91 m,顶底板岩性，见图3。

1.29102回风顺槽支护参数

9102回风顺槽宽4.5 m,高2.6 m,锚网索联合支护。顶锚杆为Φ20 mm×2 400 mm的左旋螺纹钢树脂锚杆,采用1支msck 2335及1支msk 2360锚固剂锚固,msck 2335在前,msk 2360在后,锚杆锚固力不得小于100 kN,扭矩不小于200 N·m,间排距为1 000 mm×1 200 mm。

帮锚杆采用Φ18 mm×1 600 mm的玻璃钢锚杆,采用1支msck 2335锚固剂锚固,锚杆锚固力不得小于60 kN,扭矩不小于40 N·m,间排距1 200 mm×1 200 mm。

锚索采用直径17.8 mm×6 250 mm的钢绞线,采用1支msck 2335及2支msk 2360锚固剂锚固,预紧力200 kN,三花布置,间排距为2 000 mm×2 400 mm。

顶网采用钢筋网片,规格为2 000 mm×1 200 mm,采用直径6 mm的钢筋焊接,网孔规格为100 mm×100 mm;帮网采用塑料网,型号JD PP 50×50 MS,网孔为50 mm×50 mm,长2.5 m。塑料网与顶钢筋网、塑料网与塑料网之间搭接100 mm;顶部及帮部均配合锚杆打设由Φ14 mm圆钢焊接而成钢筋梯。9102回风顺槽支护断面图,见图1。

图1 9102回风顺槽支护断面图Fig.1 Section diagram of support in No. 9102 air-return gateway

2 切顶卸压沿空留巷工艺流程

2.1施工恒阻锚索

为了保证切顶过程和周期来压期间的稳定性,在原有支护的基础上,需超前工作面60 mm～100 mm施工恒阻锚索。

恒阻锚索直径为21.8 mm,长度为8 300 mm,恒阻器长500 mm,外径72 mm,最大允许变形量350 mm,恒阻值（33±2)t,恒阻锚索外形示意图见图2。恒阻锚索布置两排,靠近切缝侧布置1排,巷中布置1排,切缝侧恒阻锚索排距1 000 mm,距巷帮800 mm,相邻恒阻锚索用W钢带连接。巷中恒阻锚索排距2 000 mm,与切缝侧恒阻锚索间距为2 000 mm。

图2 恒阻锚索外形示意图Fig.2 Contour diagram of constant resistance anchor

2.2预裂切缝爆破

预裂切缝爆破可在局部范围内切断工作面顶板的应力传递,减弱巷道顶板压力[3],很好地保护巷道顶板的完整性。

图3 炮孔装药结构示意图Fig.3 Loading structure of blasting holes

预裂切缝爆破采用双向聚能爆破技术,切缝炮孔间隔装药,隔一爆一,中间孔作为导向孔,可增加自由面,扩大裂隙区的范围[4]。炮孔内炸药起爆后,通过双向聚能管形成的定向高能射流可将岩石集中受拉,使岩石沿固定方向延展成缝,形成预裂切缝面。根据盖州煤业的地质资料及现场爆破后的窥视结果确定现场的施工参数,预裂切缝炮孔距采空区巷帮500 mm,切缝炮孔间距500 mm。切缝炮孔深度6 m,与铅垂线夹角为10°切缝炮孔内放置3根双向聚能管, 每根长1.5 m,乳化炸药卷共7卷,采用4-2-1分3段正向装药布置,封泥长度2 m,炮孔的装药结构见图3。

2.3架后临时支护

工作面开采后,顶板开始垮落。靠近切缝侧,由于工作面顶板的垮落会对巷道侧顶板有一定的摩擦下坠作用,因此需要对顶板临时支护,临时支护采用一梁四柱,即一根π型梁加四根单体柱,9102回风顺槽临时支护断面图,见图4。为了防止采空区的矸石冲入巷道,同时需要挡矸支护,挡矸支护采用U型钢和单体柱交替安装,沿空侧U型钢和单体柱的排距均为500 mm,9102回风顺槽挡矸支护。

图4 9102回风顺槽临时支护断面图Fig.4 Section diagram of temporary support in No. 9102 air-return gateway

3 矿压观测系统

矿压观测对切顶卸压自动成巷工程有着至关重要的作用,可以检验留巷段顶板支护参数的科学性和合理性;能够对架后临时支护回撤起到指导作用;能够及时对巷道支护状况进行跟踪反馈和预测,及时发现工程隐患,以保证巷道稳定。

9102回风顺槽矿压观测系统由锚索应力计、顶板离层仪、顶底板移近量动态记录仪组成,实行在线监控、成组布置,每30 m布置一组测站。

通过观测,9102回风顺槽顶板采空区侧下沉量大,煤壁侧下沉量小,最大下沉量204 mm,平均下沉量120 mm,整体下沉量符合要求。底板无底鼓现象,煤帮有开裂,但无明显两帮移近量。周期来压期间,恒阻锚索滑块有内移,但无锁具拉出、钢绞线拉断等失效现象。

4 结论

1)与柔模混凝土支护沿空留巷相比,切顶卸压沿空留巷施工工艺简单,可与工作面采煤工序平行作业,互不影响[5]。

2)开采过程中的煤层厚度、顶板岩性如发生变化,切缝炮孔深度、角度、间距可做调整。

3)矿压观测表明,工作面后100 m左右,采空区矸石逐渐压实,顶板已基本稳定,可将架后临时支护一梁四柱、挡矸单体柱全部回撤,挡矸U型钢隔一回一,排距变为1 000 mm。

4)与常规掘巷相比,切顶卸压沿空留巷每米可节约800元～1000元,降本增效作用明显。

[1] 毛怀勇.唐山沟煤矿切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术[J].煤炭工程,2016,48（8):12-14.

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.

[2] 郝志有.试论现阶段采煤工作面沿空留巷实用效益[J].民营科技,2016（3):19.

[3] 孙晓明,刘鑫,梁广峰,等.薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究[J].岩石力学与工程学报,2014,33（7):1449-1456.

SUN Xiaoming,LIU Xin,LIANG Guangfeng,etal.Key Parameters of Gob-side Entry Retaining Formed by Roof Cut and Pressure Releasing in Thin Coal Seams[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2014,33（7):1449-1456.

[4] 陈勇,郝胜鹏,陈延涛,等.带有导向孔的浅孔爆破在留巷切顶卸压中的应用研究[J].采矿与安全工程学报,2015,32（2):253-259.

CHEN Yong,HAO Shengpeng,CHEN Yantao,etal.Study on the Application of Short-hole Blasting with Guide Hole to Roof Cutting Pressure Relief of Gob-side Entry Retaining[J].Journal of Mining & Safety Engineering,2015,32（2):253-259.

[5] 杨继元,陶志勇,王晓利,等.榆家梁煤矿沿空留巷装备及工艺[J].陕西煤炭,2014（4):74-76.

YANG Jiyuan,TAO Zhiyong,WANG Xiaoli,etal.The Equipment and Technology of Gob-side Entry Retaining in Yujialiang Coal Mine[J].Shanxi Coal,2014（4):74-76.

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

（编辑:薄小玲)