霍应博
陕西郭家河煤业有限责任公司 陕西 宝鸡 721505
1309工 作面走向长2450 m,倾斜长235 m,采煤方法为综采放顶煤;工作面南侧为未开采区,北侧为1307综放工作面采空区,西侧为1301综放工作面采空区。工作面布置区域的3#煤层为特厚煤层,赋存较为稳定,平均厚度11.7 m;该面地质构造较简单,沿巷道掘进方向有五个褶曲,褶曲最大幅度80 m,煤层倾角0°~14°;煤层直接顶板为炭质泥岩,老顶为粗、细砂岩且最厚达4.61 m,底板为砂质泥岩,遇水易变软。
2.1 1309工作面回风顺槽原设计支护方式 1309回风顺槽巷道断面为矩形断面,巷道掘进宽度为5.5 m,掘进高度为4.0 m,掘进断面面积为22 m2,采用锚网索梁联合支护方式。巷道采用φ22×2400mm左旋无纵筋等强锚杆,锚杆间排距为850×850 mm,锚杆与巷道轮廓线垂直,每根锚杆使用1支MSCK-Z2370型的树脂锚固剂;巷道顶板锚索采用φ18.9×8300 mm低松弛预应力钢绞线,锚索间排距为1100×1700 mm,每根锚索使用1支MSCK2370型和1支MSK2370型的树脂锚固剂;巷道全断面铺设2000×1100 mm镀锌菱形网,网间搭接宽度为100-200 mm,采用“自连自”的方式连接,连接间距为200 mm;巷道全断面铺设采用φ12圆钢加工制成的钢带梁。
2.2 掘进时来压和巷道破坏情况 1309工作面回风顺槽掘进时煤爆频繁,来压使巷道两帮移近量明显、顶板出现离层、底板大面积鼓起及部分地段底板开裂等现象;肩窝镀锌菱形网开裂和钢带梁端头崩断,顶板及肩窝部分锚杆崩断,给巷道无轨胶轮车运输、设备安装造成隐患,对作业人员构成严重的安全威胁。
因此,为保证工作面掘进期间的安全,郭家河煤矿进行了大量的研究和实践,并对现有支护方式和支护参数进行改进,以提高工作面支护强度,有效防范矿压对掘进工作面的运输、设备安装及生产人员造成的安全威胁。
根据试验,巷道帮部采用锚索锚杆相结合的支护方式,在原支护的巷道帮部每排打设2根4.3 m的锚索,间排距1700×1600 mm,垂直巷道帮部。原使用锚杆的锚固长度仅为0.7 m,达不到支护要求。现设计选用φ18.9×4300mm低松弛预应力锚索,锚固在较为稳定的煤层中,将松动的围岩拉在一起,成为一个具有自承能力的整体结构。
在1309回风顺槽支护参数优化前和优化后的巷道内分别布设观测点,每周安排专人对测点数据采集一次,通过所采集的数据计算得知:支护参数优化前每周巷道帮部的移近量为45 mm,优化后每周巷道帮部移近量为15 mm,从而大大减少了巷道的维修量。
5.1 锚索与帮部锚杆相结合的支护方式,采用性能优越的低松弛预应力钢绞线支护材料。锚索对围岩松动区实施有效支护,恢复和提高破裂围岩的强度;锚索深入煤层内部,可以传递较大的拉应力。锚索、锚杆可以有效互补,联合支护,形成具有较高承载能力和可塑性的锚固层,加强了巷道支护的安全可靠性。
5.2 煤巷支护方式改进后,显著改善了巷道围岩受力状况,有效控制了矿压显现情况下巷道两帮移近量,提高了支护效果,保持了围岩的完整性与稳定性。在1309回风顺槽剩余巷道掘进过程中,特别在矿压显现频繁区域,巷道两帮变形量很小,极大地减少维修量,降低了巷道维护费用,确保了掘进期间安全生产,保障了职工的人身安全。