采面沿空留巷围岩稳定性分析

采面沿空留巷围岩稳定性分析

七井深孔采区为残采区，设计生产能力为24万吨。随着开采强度的加大,现采区已面临单翼开采回收保安煤柱,为此巷道矿压逐渐加大,掘进工程滞后,采掘接续工程面临失调危险。158采煤队开采33#西三面,开采两个月后接33#西四面,接续为上盘接下盘。为此采面下巷沿空留巷摆到了重要日程,它直接关系到采面的正常接续和安全生产。鉴于以上情况,33/西三采面运输机/巷33/右三巷采用了左旋无纵筋螺纹钢锚杆、网、W型钢带、锚索、摩擦式金属支柱、配合石墙(袋墙)进行联合支护试验。1地质概论和工作区1.1掘送、工作面位置33/西三工作面上为33/西二面采空区、下为西四接续面、西四巷正在掘送、工作面平均走向长为520m、倾斜长120m、平均煤厚1.5m、倾角为320、直接顶:3.45m左右的沙页岩、老顶为11.96m左右的砂页岩。直接底为2.53m凝灰岩、地质构造相对简单。1.2木顶帽、排距及老顶步距33/西三工作面采用DZ20-30/100型外注式单体液压支柱配木顶帽,排距×柱距=0.8m×0.75m,单项割煤循环进度0.8m。老顶初次来压步距为18～24m。周期来压步距8～12m。工作面采用ZY-150采机、配套SGW-150C刮板输送机。1.3净断面积及密度33/西三巷设计矩形巷道、净宽3.0m,净高2.2m、净断面积6.6m2。巷道沿煤拉底施工,采用Φ18mm左旋无纵筋螺纹钢、锚固剂和专用锚杆钻机安装,锚杆之间排距1.0m×1.0m,布置2排。2采面维护沿空留巷是在采面回采时,将运输机下巷保留下来,并加以维护,供下一采面回采时作为回风巷使用,这样可以少掘1条巷道、保证采面正常接续回采、并彻底消灭保护煤柱、提高采区回采率、它适用于易冒落顶板。2.1锚杆支护失效机理33/西三掘进时采用锚杆配W型钢带、两帮采用开缝锚杆配塑料网,支护强度不是很高。由于巷道两帮基本上为全煤、松软破碎很难承受工作面推进时动压破坏。通过对巷道进行加固,不仅使巷道围岩得到加固而且有效阻止,因巷道的片帮和顶板围岩冒落而导致锚杆支护失效。因此为二次复用保证足够断面,并为采后留巷的维护创造有利条件。2.2矿压的压变:增加压力,改变力由于该面是回采保安煤柱,所以受采空区集中压力的影响,矿压显现明显。完全消除矿压显现是不可能的。只有释放压力进而改变力的释放效果。并通过巷旁石墙(袋墙)让压变形。满足巷道的安全使用。3预应力锚索支护的巷道巷道围岩位移较重,引起巷道变形(1)158高档采煤队已开采完33/西一、西二采面从以上2个采面留巷使用观察,采用挑顶卸压法。巷旁石墙,滞后放顶线架木棚。留巷顶底板移近量平均在500mm,两帮向里移近量700mm。断梁折柱较多。回采时巷道净高不足1.6m,达不到正常生产的需要。(2)采用架棚支护时,支架与围岩之间存有一定的间隙,需要等围岩产生较大的变形;加之顶板下沉后才能充分的受力,这样就导致了围岩变形和位移。巷道返修率高,即危险劳动强度又大。采用预应力锚索,是对棚式支护与普通锚杆支护技术的新的发展及更好的利用。据有承载快,锚固力大、位移少和可靠性强。能主动进行支护,有效抑制了围岩的变形。特别适用于矿压显现严重的巷道。4参数设计和质量要求4.1锚杆、锚索、槽钢锚索顶板锚杆选用Φ18mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆、长1.6m,每根使用2个树脂锚固剂。锚杆间排距1.0m×1.0m、布置两排。帮锚杆采用管缝锚杆、长1.6m,锚杆间、排距1.2m、配塑料网支护。锚索采用Φ15.24mm钢铰线,长6000mm;采用4卷树脂锚固剂。锚索间、排距3.0m×1.6m。托铁采用2.0m长的槽钢,眼距1.6m,锚索打2排1组。锚杆本身不承载,它只起组合作用,而采用锚索支护新工艺,能把组合梁悬吊在巷道顶板上部岩层中,由于锚索施加较大的预紧力,可以增强围岩的整体强度,进一步强化了锚网钢带对围岩的支护作用(见图1)。4.2帮锚杆锚固力锚杆安装工具MQT-90气动锚杆(锚索)钻机。帮锚杆采用7655凿岩机锚固。锚杆的锚固力大于80kN。锚索预紧力不低于120kN。树脂锚固剂的标准符合规定要求。4.3玻璃丝编织袋。u33#顶板容易垮落、且岩石冒落后块度适宜,所以巷旁采用码石墙。石墙宽度3.0m、同时在石墙下侧码0.8m宽的装有碎石的玻璃丝编织袋以防止石墙垮落和增加石墙稳定性以及防止漏风。并同时在留巷的两帮打双排HZWA-2600型摩擦式金属支柱配木顶帽,排、柱距1.8m×1.0m(见图2)。5棚支护,减少留巷煤柱(1)沿空留巷520m,少掘1条巷道,直接费用以650元/m×520m=33.8万元。(2)取消了木棚支护,节省坑木费用,每架木棚0.27m3,直接费用以680元/m3×520架×0.27m3=9.5万元。(3)取消留巷煤柱,提高煤炭回收率,多回收33#煤520×20×1.45×1.5×200元/t=452万元。(4)通过以上经济分析、采用大倾角普采面沿空留巷联合支护技术,综合经济效益显著,是确实可行的有效途径。6留巷支护质量的影响通过科学分析和具体实践,采用新的沿