酸刺沟矿项目实施方案

1、“酸刺沟煤矿综放工作面巷道支护优化及初末采技术研究”项目现场实施方案本课题主要针对酸刺沟煤矿放顶煤开采初末采技术研究及回采巷道、切眼、回撤通道支护问题，采用理论分析、计算机数值模拟、实验室试验、现场实测等综合方法进行研究。最终实现以下研究目标：（1）给出6上煤层回采巷道的合理支护形式和支护参数；（2）给出6上煤层切眼的合理支护形式和支护参数；（3）给出6上煤层设备回撤通道的合理支护形式和支护参数；（4）确定6上煤层放顶煤开采初末采技术；（5）给出6上煤层不同区域巷道冒顶隐患级别；（6）编制酸刺沟煤矿6上煤层巷道支护规范。1放顶煤开采回采巷道支护技术研究综合采用理论计算、数值模拟、工程类比和现场

2、实测的方法，确定合理回采巷道支护技术，详细的工作如下所示：（1）采用超声波无损检测仪、多基点位移计等相关仪器设备，现场监测巷道围岩变形与破坏规律，对现有的煤柱尺寸进行评价，为巷道支护设计与优化提供科学依据。（2）结合酸刺沟煤矿具体地质和生产条件，采用理论计算和数值模拟进行回采巷道支护形式、支护参数优化设计。（3）采用几种不同的支护形式及参数选择试验巷道进行现场试验，监测各方案在采动影响下的支护效果，通过分析对比，综合确定回采巷道的最优支护形式及支护参数。现场工作如下所示。1.1 松动圈测试（1）仪器使用PHD-2型多功能超声波检测仪，通过对被测煤体声波参数的测试，可以对煤体内部结构进行分析，判

3、断煤体内部破坏情况。松动圈测试采用一发一收的单孔测试传感器，发射与接收装置之间的距离为250mm。图1 松动圈测试仪器（2）现场施工1）测点布置采用超声波检测仪，检测巷道煤帮在受掘进影响和二次采动影响的情况下围岩的破坏情况（松动圈大小），松动圈测点距工作面30m开始布置，如下图所示。图2 掘进影响阶段松动圈测试布置图图3 二次采动影响期松动圈测试布置图2）工作量统计试验巷道钻孔个数煤柱帮煤壁帮6上113胶运（掘进巷道）5个5个6上109胶运（二次采动）5个5个3）施工要求根据项目研究的要求布置具体的试验地点，在指定位置进行打孔作业，孔直径为43mm，深度为4m，往下倾斜3；准备一条水管，用压力

4、水冲洗测孔，把测孔中的煤岩粉冲洗干净。耦合方式采用水耦合。1.2 多基点位移监测在巷道两帮及顶板施工一个钻孔，安设不同深度的观测基点。设计煤壁帮采用1m、2m、3m、4m四个基点，煤柱帮采用1m、2.2m、3m、4m四个基点，顶板采用1m、2.2m、4m、10m，监测出各个基点相对位移量，得出围岩内部松动破坏范围。图4 顶板和帮各基点布置图（1）仪器多基点监测仪器可以设置4个不同的观测基点，改变以往的观测仪器只具有1个或2个观测点的情况，计数和数据存储也是自动的，计数的频率很高，所存数据用红外技术存取，这样彻底改变了以前的测试指示仪器，每天下井读数所带来的数据读取人为读数误差、数据少、工作量大

5、的弊端，从而真正的实现实时监测，对围岩的破坏范围提供比较准确的预报，为锚杆支护参数的设计和优化提供重要的理论依据。图5 多基点位移监测仪（2）现场施工1）测点布置利用多基点位移计测试试验巷道围岩移动支承压力影响下围岩内部破坏情况，分析巷道围岩不同层位的移动变形特征，确定围岩的离层层位和松动范围。监测点布置如下图所示。图6 掘进影响期多基点位移监测布置图图7 一次采动影响和二次采动影响阶段多基点位移监测布置图2）工作量统计试验巷道钻孔数量（个）煤柱帮煤壁帮顶板6上113胶运（掘进巷道）1126上109胶运（二次采动）22106上109辅运（一次采动）22103）施工要求根据项目研究的要求布置具体

6、的试验地点，在指定位置进行打孔作业，顶板孔深10m，直径不小于28mm，顶孔垂直于巷道顶板；煤帮孔深4m，直径不小于28mm，帮孔垂直于巷道轴向。打完钻孔，需要将钻孔屑末用水冲洗干净。准备一个梯子，以备安装仪器需要。1.3 锚杆锚索受力监测（1）仪器锚杆锚索受力监测采用顶板压力传感器和矿用本安型监测仪组合安装在锚杆锚索尾部，然后通过无线数据收发仪收集记录在矿用本安型监测仪中的数据，然后利用编程软件处理数据，锚杆锚索测力计能够实时监测锚杆锚索受力状况，及时发现冒顶隐患，进行冒顶监测与预报，能间接反应出受采动影响时顶板的应力变化情况，并对锚杆锚索施工质量作出评价，为设计合理的支护参数提供依据。图8

7、 锚杆锚索测力计（2）现场施工1）测点布置根据酸刺沟矿现场实际和项目研究的需要，将锚杆锚索受力监测仪布置如下图所示。图10 一次采动和二次采动阶段锚杆锚索受力监测布置图备注：每个测站补打两根锚杆，一根锚索，相应的安装2个锚杆传感器和1个锚索传感器，1个监测仪。2）工作量统计试验巷道顶板补打锚杆（根）补打锚索（根）6上109胶运（二次采动）846上109辅运（一次采动）843）施工要求根据项目研究的要求布置具体的试验地点，在指定位置进行打孔安装锚杆和锚索，安装托盘前需要将锚杆和锚索传感器套到杆体上，然后再安装托盘。 准备一个梯子，以备安装仪器需要。2切眼合理支护形式与支护参数优化研究切眼是煤矿采

8、煤工作面相关设备安装并开始回采的场所，其支护的安全稳定性对于工作面设备安装与顺利回采起着至关重要的作用，从酸刺沟煤矿煤层的自然条件出发，结合矿压控制基础的最新理论研究成果，提出相应的支护参数设计方法，得出合理的支护参数。采用锚杆锚索测力仪器，观测锚杆支护力是过大还是不足，观测分析锚索是否存在破断风险，并在可能发生冒顶前报警，进而调整锚杆锚索的间排距和锚杆锚索直径。现场工作如下所示。2.1多基点位移监测在切眼顶板施工一个钻孔，安设不同深度的观测基点。顶板采用1m、2.2m、6m、12m，监测出各个基点相对位移量，得出围岩内部松动破坏范围。图11 顶板各基点布置图现场施工：1）测点布置利用多基点位

9、移计测试切眼围岩内部破坏情况，分析围岩不同层位的移动变形特征，确定围岩的离层层位和松动范围。监测点布置如下图所示。图13 切眼多基点位移监测布置图2）工作量统计试验巷道顶板钻孔数量（个）6上111切眼53）施工要求根据项目研究的要求布置具体的试验地点，在指定位置进行打孔作业，顶板孔深12m，直径不小于28mm，顶孔垂直于巷道顶板。打完钻孔，需要将钻孔屑末用水冲洗干净。准备一个梯子，以备安装仪器需要。2.2锚杆锚索受力监测现场施工：1）测点布置根据酸刺沟矿现场实际和项目研究的需要，将锚杆锚索受力监测仪布置如下图所示。图15 切眼锚杆锚索受力监测布置图备注：每个测站补打两根锚杆，一根锚索，相应的安

10、装2个锚杆传感器和1个锚索传感器，1个监测仪。2）工作量统计试验巷道顶板补打锚杆（根）补打锚索（根）6上111切眼633）施工步骤根据项目研究的要求布置具体的试验地点，在指定位置进行打孔安装锚杆和锚索，安装托盘前需要将锚杆和锚索传感器套到杆体上，然后再安装托盘。 准备一个梯子，以备安装仪器需要。3回撤通道现有支护评价及支护形式选择和参数优化研究调研回撤通道现有支护形式和参数，评价其支护形式、支护参数的合理性，研究回撤通道围岩特性和矿压显现规律，选择合理的回撤通道支护形式，并对其支护参数进行优化。6上107回撤通道多基点位移监测和锚杆锚索受力监测工作已做；继续6上109回撤通道监测。6上109回

11、撤通道现场工作：在6上109回撤通道布置多基点位移监测仪和锚杆锚索受力监测仪，如下图所示：图16 109回撤通道多基点位移和锚杆锚索受力监测布置工作量统计试验巷道多基点位移监测锚杆锚索受力监测（顶板）顶板煤柱帮补打锚索（根）补打锚杆（根）6上109回撤通道535104放顶煤开采初末采技术研究调研现有的初末采技术，监测切眼和回撤通道围岩变形与破坏情况，研究初末采时的矿压显现规律，对综放工作面地质条件分析，综合采用理论计算、数值模拟、工程类比和现场实测的方法，选择合理的初末采方式。现场工作如下所示。图17 初采阶段巷道多基点位移监测和锚杆锚索受力监测布置图图18 末采阶段巷道多基点位移监测和锚杆锚

12、索受力监测布置图工作量统计试验巷道多基点位移监测锚杆锚索受力监测（顶板）顶板帮补打锚索（根）补打锚杆（根）6上109胶运顺槽32246上109辅运顺槽32245巷道顶板窥视与冒顶隐患分级冒顶隐患分级技术是辽宁工程技术大学的独有技术，该技术已在我国神东矿区、万利矿区、金烽矿区、上海庙矿区等地进行了现场工业性试验，在降低了支护、维护成本的同时降低了巷道冒顶隐患，提高了顶板的稳定性，应用效果良好。以岩石物理力学参数测定、顶板岩层结构窥视结果、现场矿压实测结果和现场提供的基础钻孔资料为依据，对全矿井煤层顶板进行冒顶隐患分级，并根据不同的分级结果给出合理的支护参数设计。现场工作如下所示。5.1巷道顶板窥

13、视（1）目的矿用钻孔电子窥视仪可以直接送入锚索锚杆钻孔和井下地质钻孔中，其输出的图像，直观地反映钻孔内岩体不连续面（如层理、节理、裂隙等）、顶板离层，为支护设计、围岩稳定性评价提供依据，对于预防矿井巷道支护垮落等安全隐患具有相当重要的意义。（2）仪器将钻孔窥视仪探头伸入被测钻孔内部，孔壁及孔中阻碍物的形态通过显示器观测，并可以图片或声影像形式记录。图17 多功能钻孔窥视仪（3）现场施工1）测点布置钻孔窥视仪能对巷道围岩的岩性以及其完整程度能有直观并且精准的观察，同时兼顾对其他检测资源的合理利用等问题。利用之前已有的深基点钻孔进行顶板窥视，再在6上109胶运顺槽、6上111胶运顺槽和6上113胶

14、运顺槽每隔200m布置一个窥视孔。2）工作量统计试验巷道顶板钻孔数量（个）6上113胶运顺槽15206上109胶运顺槽10126上111胶运顺槽15206上109回撤通道56上111切眼53）施工要求根据项目研究的要求布置具体的试验地点，在指定位置进行打孔作业，顶板孔深10m，直径为28mm，顶孔垂直于巷道顶板。打完钻孔，需要将钻孔屑末用水冲洗干净。准备一个梯子，以备顶板窥视所需。5.2岩芯采取（1）取芯目的顶板围岩是采场矿山压力控制及巷道锚杆支护的直接对象，顶板围岩的稳定性、强度、组合情况以及力学特性对锚杆支护参数设计起到至关重要的作用。为了解顶板岩层组合情况、岩性变化、围岩结构以及岩石的力学性质，研究采场矿压与巷道锚杆、锚索支护方式及支护工艺，更准确的进行顶板类型分类和矿山压力研究，在酸刺沟煤矿矿进行岩石取芯工作。（2）取芯要求取岩芯规格：直径70mm，深度15m。取芯具体地点根据现场水源、电源情况在巷道内，满足取芯原则与实验研究需要进