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綜采面回采巷道礦壓規(guī)律顯現(xiàn)分析研究

2010-02-26 08:56    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:根據(jù)綜采面及上下順槽布置的具體條件,采用現(xiàn)場實測的方法,對傾斜長壁綜采面一次采全高過程中的回采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進行了實測研究,分析了觀測結(jié)果及巷道變形原因,從而得出了該條件下礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律。

  關(guān)鍵詞:綜采回采巷道;礦壓顯現(xiàn)

  引言

  隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展,形成“一井一面”或“一井兩面”的高產(chǎn)高效礦井,礦井的產(chǎn)量越來越大,同時工作面生產(chǎn)設(shè)備向大型化、重型化、自動化方向趨勢發(fā)展。因此,工作面的生產(chǎn)能力大大提高,工作面瓦斯涌出量相應(yīng)增加,要求工作面配風(fēng)風(fēng)量必須增大,同時設(shè)備大型化要求回采巷道必須具有足夠的斷面尺寸,以便于設(shè)備在井下的移動,因而回采巷道的斷面不可避免的需要增大,從而導(dǎo)致在回采過程中巷道圍巖變形增大和礦壓顯現(xiàn)劇烈[1-3].而綜采面回采巷道的圍巖變形與礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的特點與普通采煤回采巷道又有不同[4-5],下面對大采高綜采面回采巷道的圍巖變形特征及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律作分析,得出其礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律,為同類條件下采煤的巷道管理和支護具有指導(dǎo)和借鑒的意義。

  1、工作面地質(zhì)及開采技術(shù)條件

 。1)工作面是某礦11-2煤層上采區(qū)的第一個回采工作面,東以Fs5斷層為界,南以西一采區(qū)三條大巷保護煤柱為界,北至西一(11-2)上采區(qū)Fs217斷層防水煤柱線。工作面區(qū)域內(nèi)煤層總體構(gòu)造形態(tài)呈單斜構(gòu)造。煤層產(chǎn)狀為:其走向在工作面的東段近東西向,傾向190°~200°,傾角6°~9°,局部地段到214#鉆孔及以北,走向急轉(zhuǎn),跟該西順槽方向一致,傾向105°~110°,傾角變緩為2°~4°,煤厚0.9~3.4m,平均厚度2.84m,煤層賦存較穩(wěn)定,含有0.1~0.4m的泥巖夾矸。

  該工作面運輸順槽、軌道順槽共揭露斷層40余條,斷層落差均小于2m,多為煤層內(nèi)的層滑構(gòu)造。煤層直接頂厚3.4~6.8m,由泥巖、砂質(zhì)泥巖并且夾有1~2層薄煤線組成。老頂為灰白色中細砂巖厚3.0~18.2m.直接底為厚2.7~8.95m灰~灰白色泥巖,中間夾一層11-1煤層。老底為4.65~19.75m灰白色粉細砂巖。

  2、巷道觀測測點布置

  2.1 巷道表面變形測點布置

  軌道巷側(cè)自工作面切眼煤壁前方10米起開始布置巷道變形量觀測斷面,以后按5米間距布置觀測斷面。共布置20個觀測斷面,觀測范圍110米左右。

  運輸巷內(nèi)自工作面切眼煤壁前方10米起按5米間隔布置7個測點,觀測距離45米。每個斷面內(nèi)設(shè)定兩幫方向和頂?shù)装宸较虻奈灰苹c。兩幫方向選定錨桿端頭作為基點,頂?shù)追较蚵裰娩撯F作為基點,用鋼卷尺和測桿進行測讀。由于工作面運輸順槽設(shè)備布置的原因,運輸巷道圍巖移近量只進行了頂?shù)追较虻挠^測。

  2.2 超前支承壓力觀測 順槽內(nèi)自切眼煤壁10米起,每隔3-5米左右安裝一塊壓力表,共安裝5塊壓力表。隨工作面推進前移壓力表。觀測和記錄工作面前方30米范圍內(nèi)的超前支護單體壓力。

  3、回采工作面兩巷礦壓顯現(xiàn)特點

  3.1 巷道收斂量動態(tài)分析(a,b)分別是運輸順槽中3、6兩測點的頂?shù)装謇塾嬕平?Delta;H與距煤壁距離L/m之間的變化關(guān)系。隨著工作面不斷推進,巷道斷面不斷減小。

  當(dāng)測點距工作面43m左右時,巷道斷面開始變化;當(dāng)距離為28~23m時,巷道頂板相對移近速度明顯加快,此后漸為平緩,在工作面16~12m時頂?shù)装逡平康诙窝杆僭黾樱數(shù)装鍎討B(tài)儀的觀測也顯示下沉加速,有30m處的3.25mm增加到28mm/d,觀測中發(fā)現(xiàn),該時間段內(nèi)巷道圍巖產(chǎn)生擾動,導(dǎo)致頂?shù)装逡平吭龃。?dāng)距工作面只有5m時,巷道高度又迅速下降,ΔH值劇增,斷面很快變小。

  觀測結(jié)果表明,運順頂?shù)装逡平烤哂须A段性:即在工作面前43m時開始收斂,28~23m、16~12m、及小于5m的三個階段,頂?shù)装逡平俣容^快,在其他范圍內(nèi)巷道高度變化則較為平緩。

  軌道順槽的觀測與運輸順槽同步進行,(a,b)分別表示了軌道巷4#、8#測點的頂?shù)装寮皟蓭屠塾嬕平?Delta;與距工作面距離L/m之間的變化關(guān)系。

  分析其結(jié)果可知,軌順頂?shù)装逡平?Delta;H在距工作面53就有發(fā)生,但增加斜率較緩,隨工作面的推進,值呈線性趨勢,其變化范圍在工作面前方53-45m內(nèi),這段時間巷道的變形只要是圍巖體的軟化及隨時間發(fā)展的蠕變,受采動影響較小。當(dāng)工作面推進到距測點36m左右時,ΔH增長的斜率開始加大,其增加的趨勢是單調(diào)的,不像運順的ΔH那樣具有階段性。 巷道兩幫移近量與頂?shù)装逡平坑^測同時進行。距工作面36m時,兩幫移近量開始迅速增加,直到31m左右減弱,正好與頂?shù)装逡平孔兓辔呛稀?/p>

  巷道變形的規(guī)律,總體是頂?shù)状怪狈较蛭灰屏看笥趦蓭退椒较蛭灰屏俊T谟^測范圍內(nèi),軌道巷內(nèi)的8#測點,當(dāng)它由最初位于工作面切眼煤壁前方53m退至煤壁前方8.4m時,兩幫累計位移量92mm,頂?shù)孜灰屏繛?68mm.運輸機巷的6#測點,開始位于煤壁前方26m處,工作面推至測點2.5米時,頂?shù)孜灰屏繛?63mm.。這說明運輸機巷受采動影響要大于軌道巷。

  3.2 巷道變形速度動態(tài)分析(a,b)分別是運輸巷的頂?shù)装宓囊平俣扰c時間的變化關(guān)系,運輸機巷的頂?shù)孜灰扑俣确逯党霈F(xiàn)在10月9日,這是由于靠工作面下端的老頂斷裂下沉出現(xiàn)在10月8日14:00時以后,它的下沉量部分累計到了10月9日。

 。╝,b)分別是軌道順槽的頂?shù)装搴蛢蓭偷囊平俣扰c時間的變化關(guān)系,分析可知,在初放期間,軌道巷測點的頂?shù)孜灰扑俣仍?0月8日出現(xiàn)一高峰,其后移近速度下降,這說明10月8日14:00之前工作面靠軌道巷側(cè)老頂已經(jīng)初次斷裂下沉,它對巷道變形產(chǎn)生了明顯作用。

  3.3 巷道超前支護阻力分析 在初次放頂期間,對工作面軌道和運輸機巷超前支護的單體壓力進行了測定。

  兩巷單體壓力為單峰曲線,峰值在靠煤壁前方8米左右。測得單體壓力值,運輸順槽為2~8MPa,軌道順槽為2~22MPa,分布非常不均勻,與單體的初撐力關(guān)系極大。

  從單體壓力運行曲線看,單體初撐之后都有一個壓力下降過程,初撐力大于10MPa以上時,這種情況更為明顯,4小時后壓力穩(wěn)定上升。這反映了煤層巷道支護的特性,單體支柱對煤層底板有一個壓縮變形作用過程。綜合來看,單體的初撐力保持在10MPa范圍是合適的。

  4、結(jié)論

  4.1 運輸順槽斷面縮小量具有階段性。測點距工作面43M時,巷道開始收斂,距離28~23m時,頂?shù)装宓南鄬σ平俣让黠@加快;距工作面16~12m處巷道高度急劇降低,相對移近量168mm.該段巷道圍巖變形很大,巷道支架嚴重扭曲、損壞;之后巷道高度的變化比較平緩,當(dāng)距工作面只有5m時,巷道高度的下降速度又有所增加,斷面很快變小。

  4.2 軌道順槽高度改變量也在工作面前方50m時就存在,但比較平緩,隨工作面推進ΔH值呈線性增長趨勢,距工作面36m時,ΔH的增長速度加大,ΔH值不斷呈單調(diào)趨勢增加。

  4.3 兩巷單體壓力為單峰曲線,峰值在靠煤壁前方8m左右。測得單體壓力值,運輸順槽為2~8MPa,軌道順槽為2~22MPa,回采期間應(yīng)加強兩巷超前支護管理。

延伸閱讀:礦壓 巷道 綜采面
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