B060202浅析近距离煤层开采巷道集中压力显现规律

1、浅析近距离煤层开采巷道集中压力显现规律杨宝智马云【大同煤矿（集团）公司马脊梁矿，山西大同市 03702r摘 要 以马脊梁矿井下近距离煤层开采的实例为依据，从巷道布置方式、支护方式、地质 构造等方面论述了近距离煤层开采巷道集中压力的显现规律以及在开采实践中采取的相应 措施。关键词近距离煤层集中压力显现规律随着煤炭开采强度的不断加大，近距离煤层开釆技术已经成为摆在煤矿生产企业管理者 面前的一个重要议题，近距离煤层开采矿山集屮压力的显现更是肓接影响煤炭开采过程中顶 板管理的重要因索。因此研究分析近距离煤层开采的集屮压力显现规律将为安全、高效、合 理地开采煤炭资源提供可靠的技术依据。1盘区开采概况大同

2、煤矿（集团）公司马脊梁矿303盘区1广煤层于2000年3刀开采结束。按照矿井止 常生产接替必须开采303盘区下部的14眸煤层。该盘区东西宽1100叭 南北长1290m,北西 为马燕矿界煤柱，南西305盘区实煤区，南东为本盘区大巷煤柱，北东为301盘区实煤区。煤层和14切煤层层间距较稳定,-般在13. 721.6m之间，平均为17.48m,属近距离煤 层。该盘区14空煤层回采巷道于2000年6月开掘，2004年9月掘进结束，历时51个月。1. 1地质概况14也煤层在本盘区赋存稳定，煤厚2. 044. 80m,平均3. 23m,煤层倾角13。,平均 2° ,属近水平煤层。煤的类型属半光亮

3、型，煤种属弱粘结煤。煤层的伪顶厚0. 32m,黑色 炭泥岩及黑色泥岩，薄层状；直接顶厚1.04. 29m,平均3.25m,砂泥岩互层，灰口色，节 理发育细层状，易塌落；老顶厚1234. 29m,平均3. 3m,灰白色粗砂岩，主耍成份为石英。 14卞煤层顶板中赋存有12”煤层（0.61.5m），与14欲某层的层间距不稳定（06. 55m）, 在盘区的北西部三分之一的区域变为合并层。本盘区内冇2条落差为0. 351. 56mz60°的 正断层和1条2. 43. 6mz81°的火成岩墙穿过。1.2 巷道布置14如煤层303盘区南西高北东低是煤层的倾向，|叫采工作面沿倾向布置面长1

4、41150m,顺 槽沿走向布置可采长1290mo全盘区共布置6个长壁工作面，与上部的11躱层相对应。14也 煤层303盘区巷道布置见图lo图114%煤层303盘区巷道布置图1.3巷道支护设计工作而采用两巷布置即机轨合一顺槽（进风）和轨道顺槽（回风）。机巷高度为2.55叭 宽度为4.1m,轨巷高度为2. 8m、宽度为3. 6叽 两巷均沿煤层底板掘进，支护形式为锚杆、 锚索联合支护（支护参数依据工程类比法设计）。锚杆直径16俪、长1600 mm,锚固剂为 msk2330型，锚固力m50kn,托板为钢筋混凝土托板或球墨铸铁托板，使用双螺母紧固。锚 索所采用的钢绞线直径为15. 5mm.长度为4. 0

5、6. 0m,锚固剂为msk2330型，初锚力为70kn, 托板为钢托板，规格为250x250x 10 （mm）。2矿山压力显现2. 114%层2301巷矿山压力显现14也层2301巷是303盘区首采工作面的机巷，也是该盘区最下边的一条边巷，与上部 的层首面顺槽巷道上下正对应。该巷于2000年6月开口，11 m 10 h当掘至距巷li 720m 时，距迎头50m处巷道顶板来压显现，向里传递至工作面，向外传递至610m处，对巷道原 有支护造成了一定的破坏。从顶板离层监测仪的数据显示，巷道破坏情况如门 610620m段为巷道左侧顶板断裂下沉区，靠左侧一排锚杆钢筋混凝土托板普遍断 裂变形。 62063

6、5m段为顶板卞沉区，该区有10块钢筋混凝土托板断裂变形，有5套锚索 锚具下滑100150mm,有一套锚索锚具被压下來。 635710m段为巷道右手侧顶板断裂下沉区，靠右手侧的一排锚杆，有18块钢筋 混凝土托板断裂变形，冇一套锚索锚具被压下来。12月13日早班掘至900m时，从870m往里巷道顶板第二次来压，人部分钢筋混凝土托 板受压变形，有8套锚索锚貝下滑100150mm。2001年1月25 h早班14楼层2301巷掘到位后，在巷道560610m段顶板第三次来压, 35m长巷道左侧顶板断裂下沉，15m长右侧顶板断裂下沉，顶板塌落宽度300800mm,顶板 下沉50250nim,有13根锚杆的托

7、板被压下来，其中有一根锚杆被拉断，有6套锚索锚具 下滑515cm,有一套锚索锚具滑落下來。2.2 14如层2311巷矿山压力显现14肚层2311巷是303盘区最后一个工作而的机巷，也是该盘区最上边的-条边巷，与 上部的1广层工作面的顺槽巷道内错4. 5m。该巷于2004年2月开口，4刀6 fi当掘至距巷口 260m时*,工作面迎头巷道顶板來压显现，顶板出现零皮塌落现彖，巷帮片帮严重。因此掘 进期间就采取了加强支护的措施，即把每3m套锚索修改成每3m二套锚索，局部还采取了 锚索挂工字钢梁（即一梁两锚）的措施。5月18日中班掘至距巷口 640m时,距工作面迎头 30m处巷道顶板来压显现，顶板有21

8、m长的区段出现零皮塌落现象，巷帮片帮严重。因此同 样采取了上述的加强支护的措施。7月28日当该巷道掘进到位准备撤设备吋巷道360420m 区段顶板冇来压预兆。具体表现为：顶板内冇剧烈的炸雷响声；顶板断裂下沉现象加剧; 己有的锚杆出现螺纹刷扣或螺杆拉断现象，约有i多块球黑铸铁托板掉下；360m处的 工字钢梁被压弯曲变形。7月29 fi上午疋在准备对此处采取补设锚索挂钢梁加强支护时顶 板响动加剧并伴有顶板压断声音和掉渣现象，11： 30时380420m区段顶板突然冒落下来, 冒落高度约3. 54.6m,冒落后部分锚索悬吊在空中，冇的已经随顶板掉下。冒落后巷道断 面如图2所示。图2冒落后巷道断面示意

9、图2.3 14洛层其他巷道矿山压力显现由于14対层2301巷采用了垂肓重禅布置，掘进时多次出现顶板来压现象。因此以示的 工作面顺槽全部采川了内错布置，人大减少了顶板的集屮來压现象。14少层5303、2303、5305 等巷道在掘进过程中除了局部有较轻微的顶板來压现象外没有出现大血积压力显现情况。3压力显现原因分析3.1从巷道布置方面分析从整个303盘区所有巷道掘进悄况来看，盘区边界的两条巷道集屮压力显现最为明显, 具余巷道虽有來压显现但是來压强度很弱，对正常掘进没有造成威胁。这充分说明在近距离 煤层上部煤层采空区的盘区煤柱对下部煤层开采有很大的影响，今后在进行盘区巷道布置设 计时应该充分考虑这

10、一因素。5301巷釆用了打上部垂直重叠布置而其余巷道均为内错布置，错距4. 54. 9m0掘进期 间5301巷集中来压明显比5303、2303、5305等巷道大。由此可见，近距离煤层开采时工作 而顺槽煤柱对下部巷道的压力显现也有很人的影响，采取内错布置可以有效地防止矿山集中 来压，与矿山压力理论吻合。2301巷掘进期间的多次来压显现造成顶板断裂下沉，但未造成大而积冒顶事故。究其 原因是上部煤层虽已采空，但木层尚未开采，煤柱集中压力的强度尚较小；而2311巷來压 显现时造成连续40多m巷道冒落，冒落高度达到宽度的1. 01. 2倍。其主要原因是当时本 层8309工作面也己经采到距停采线420m的

11、位置。8309工作而采空后顶板塌落向上延伸到 1广层的采空区，致使1广层原已塌落后稳定的采空区再次失去平衡，顶板应力二次重新分布。 7月29 h 2311巷顶板冒落之际就是303整个盘区1广层老顶二次塌落來压之时，所以來压 的范围、强度都很大。3.2从地质构造方面分析从2301、2311巷来压显现区的位置来看，每次来压区域附近均有断层构造，局部冒顶 处顶板的岩层均为砂泥岩（坚固性系数f值为4.56. 5）互层，节理发育，呈薄层状赋存, 直接顶内有煤层赋存；顶板岩体整体性差，软弱而多，白身抗压强度明显降低，因此在1广 层和14层两层顶板叠加压力的共同作用下就会出现人而积顶板冒落事故。山此可见，地

12、质 构造对近距离煤层集小压力显现起着不容忽视的作用。3.3从巷道支护方面分析2301巷为锚杆与锚索联合支护，锚杆使用的是钢筋混凝土托板，锚索使用的是钢托板。 由于前者的强度较小，因此来压显现时表现的特征是托板断裂，锚杆支护强度降低，使得顶 板组合梁的整体强度降低从而失去支护能力，顶板随z下沉。因此，集中压力來压时的显现 情况直接取决于巷道支护强度的大小。2311巷为锚杆与锚索联合支护，锚杆使用的是球墨铸铁托板，锚索使用的是钢托板， 锚索锚深4.0叽 从冒落后巷道的顶板情况可以看出，原设计中锚索的锚固端正好处于煤层 中，而h是处于冒落带范围内，因此来压时由于个別锚索支护强度降低甚至失去作用进而使

13、 得其他起作用的锚索也承受不住强大的集中压力的作用而导致顶板垮落。这又一次证实了支 护强度对于集小压力的显现与控制起着决定性作用。4结束语通过马脊梁矿303盘区开采吋集中压力显现规律的分析后,我认为近距离煤层开采应该 注意以下几点： 开采卜部煤层时巷道布置必须考虑与上部煤层开采情况对应设计，并且避开煤柱集 屮压力影响区域，采用内错布登，错距应视层间距、煤层倾角、层间岩性、构造以及岩体压 力传递角等因素而定。 在巷道支护设让吋应根据顶板岩性、层理发育程度等情况确定具体的支护参数，如 锚索锚深、支护的强度和密度等。 掘进过程屮若有地质构造或者出现矿山集屮压力显现的预兆时，必须对原支护形式 进行修改并加强支护。同时还应注意在有矿压显现预兆吋及吋将人员撤离该区域，等待一定 时间矿压显现过后人员再进入该区段