厚层泥岩顶板回撤通道冒顶分析及治理实践.pdf
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1、312023 年第 9 期付世雄:厚层泥岩顶板回撤通道冒顶分析及治理实践收稿日期 2023-01-17作者简介 付世雄(1991),男,山西离石人,2017 年毕业于中国矿业大学采矿工程专业,硕士,工程师,现从事采掘生产技术管理工作,研究方向:矿山压力与岩层控制。付世雄:厚层泥岩顶板回撤通道冒顶分析及治理实践厚层泥岩顶板回撤通道冒顶分析及治理实践付世雄(山西临县华润联盛黄家沟煤业有限公司,山西 吕梁 045300)摘 要 针对白羊岭煤矿 15118 工作面回撤通道厚层泥岩顶板控制难题,利用采动岩体结构分析与现场观测的方法,研究回撤通道维护的特点、难点,提出回撤通道冒顶的主要原因为局部工程地质条
2、件劣化、动压影响下原生裂隙扩展,提出了抬棚补强支护、注浆加固、处理漏顶的综合治理方案并成功实践,为此类条件下顶板维护提供了工程实践的科学依据。关键词 泥岩;回撤通道;冒顶;治理 中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.09.010Analysis and Administer Practice of Roof Fall in the Withdrawal Channel of Thick Layer Mudstone RoofFu Shixiong(Shanxi Linxian Huarun Liansheng Huangji
3、agou Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Lliang 045300)Abstract:Aiming at the difficult problem of controlling the thick layer mudstone roof of the withdrawal channel in the 15118 working face of Baiyangling Coal Mine,the characteristics and difficulties of maintaining the withdrawal channel are studied u
4、sing the methods of mining rock mass structure analysis and on-site observation.The main reasons for the withdrawal channel roof fall are proposed to be the deterioration of local engineering geological conditions and the expansion of primary cracks under the influence of dynamic pressure.A comprehe
5、nsive administer scheme for lifting the shed for reinforcement and support,grouting reinforcement,and handling of roof leakage is proposed and successfully implemented,which provides a scientific basis for engineering practice for roof maintenance under such conditions.Key words:mudstone;withdrawal
6、channel;roof fall;administer综采回撤通道支护状况及顶板情况,是影响支架回撤的关键因素。目前回撤通道主要采用锚杆索支护,锚杆、锚索协同作用,形成压应力区是发挥支护效能的关键1-4。与正常回采巷道相比,回撤通道顶板稳定性差、控制难度大,更易发生冒顶。1 工程概况1.1 地质条件白羊岭煤矿主采 15#煤层,均厚 4.6 m,平均倾角 9。煤层顶板为深灰黑色厚层泥岩,平均厚度 17.7 m,中部发育 14#煤层,平均厚度 0.5 m,两层煤平均层间距 11.1 m,顶板属半坚硬岩层。RQD值 60%90%,岩体质量中等,抗压强度 7.856.9 MPa,为中等稳定顶板。煤层
7、地质柱状图如图 1。图 1 15#煤层地质柱状图322023 年第 9 期1.2 回撤工作面支护概况回撤面为 15118 工作面,使用 ZZ10600/27/60支撑掩护式支架,支架顶梁前端至掩护梁末端距离约为 10.8 m。停采位置埋深为 350360 m,停采线位置工作面坡度为 6 8。回撤通道断面宽 高=4.5 m4.5 m,架前施工 1 根 21.8 mm9000 mm 锁口锚索,设计锚固力为 200 kN。通道采用锚网索+W 钢带联合支护,顶锚杆采用 20 mm2300 mm 螺纹钢锚杆,间排距为 800 mm800 mm;采用 BHW280-3.0 钢带,顶锚索采用 21.8 mm
8、9000 mm 预应力钢绞线,布置在两排锚杆之间,间排距为 1600 mm800 mm。煤壁采用 20 mm2000 mm 螺纹钢锚杆进行支护,间排距为 900 mm800 mm,钢带使用12 mm70 mm1870 mm 钢筋梯,网片使用 10#铁丝菱形金属网。回撤通道支护设计断面图如图2。图 2 回撤通道支护设计断面图(mm)2 顶板管理难点及冒顶原因分析2.1 回撤通道顶板维护难点分析1)回撤通道煤壁侧与采空区顶板支护强度不同。煤壁侧是煤壁支承顶板,采空侧是支架顶梁支承顶板,支架卸压造成顶板回转下沉、发育裂隙,对支架重复补液会对顶板反复支承,破坏顶板完整性,进而裂隙发育至通道煤层顶板。2
9、)受多次采动影响,顶板裂隙易扩展。回采期间,工作面推采至停采线前时,通道顶板经历一次采动影响;掘进回撤通道时,通道顶板经历二次采动影响;回撤支架时,采空区顶板周期性断裂下沉、全部垮落,超前压力对通道顶板产生三次采动影响。3)架前顶板不可逆变形、下沉、破碎。液压支架停止前移时,随着时间效应影响,由于前探梁结构设计原因不接顶,造成顶板不可逆的变形、下沉,产生破碎顶板漏矸,引发锚索锚空失效。4)顶板结构不稳定。掘进巷道顶板在两帮煤壁和支护的共同作用下,形成组合梁的稳定承载结构。在支架前掘出回撤通道后,顶板一侧为煤壁支持,一侧在支架作用力及超前压力作用下破碎,最终形成组合悬臂梁顶板。与组合梁相比,靠煤
10、壁处顶板受的弯矩更大,承载的结构更不稳定。2.2 厚层泥岩顶板对通道顶板维护的影响15#煤层直接顶为厚层泥岩顶板,煤层距坚硬灰岩顶板约 17 m,锚索没有锚入坚硬 K2 灰岩中,生根环境较差。14#煤层与泥岩顶、底板的交界面形成了明显的软弱层,且层位与锚索锚固端距离较近,在高工作阻力情况下,易从软弱层面处产生明显离层,引发顶板整体坠落。锚固剂与围岩的接触面相互作用形成剪切应力,锚固段达到最大剪切应力,从而使锚索的工作阻力上升5,而 15#煤层顶板厚层泥岩强度较低,形成的最大剪切应力较低,造成锚固体能够提供的工作阻力较低,锚索支护效能未充分发挥锚固剂就已经失效。另一方面,在锚索发挥作用的过程中,
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