青云煤业快速掘进煤巷分次支护技术研究.pdf
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1、462023 年第 8 期收稿日期 2022-12-29作者简介 岳江伟(1984),男,山西忻州人,2009 年毕业于太原理工大学采矿工程专业,本科,工程师,现从事采掘管理技术、开采技术、安全管理等工作,研究方向:巷道快速掘进、沿空留巷、沿空掘巷、切顶卸压。岳江伟:青云煤业快速掘进煤巷分次支护技术研究青云煤业快速掘进煤巷分次支护技术研究岳江伟(山西介休义棠青云煤业有限公司,山西 介休 032000)摘 要 为有效缓解青云煤业采掘接替紧张的问题,以020204轨道顺槽掘进施工为工程背景,采用“等效圆”理论设计顶板支护方案,通过矿压监测掌握围岩变形规律,确定分次支护时机及措施。监测结果表明:较传
2、统掘巷支护工艺顶板、两帮变形量分别增大 2.5 mm、1.7 mm,掘进速度提高 37.5%,分次支护方案在保障围岩稳定的前提下提高了掘进速率。关键词 煤巷;掘进;分次支护;高效 中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.08.016Research on Grading Support Technology for Rapid Excavation of Coal Roadways in Qingyun Coal IndustryYue Jiangwei(Shanxi Jiexiu Yitang Qingyun Coal In
3、dustry Co.,Ltd.,Shanxi Jiexiu 032000)Abstract:In order to effectively alleviate the shortage of excavation and replacement in Qingyun Coal Industry,taking the construction of the 020204 track channel as the engineering background,the equivalent circle theory is used to design the roof support scheme
4、.Through monitoring the mine pressure,the deformation law of the surrounding rock is grasped,and the timing and measures of grading support are determined.The monitoring results indicate that the deformation amount of the roof and two sides is increased by 2.5 mm and 1.7 mm respectively compared to
5、the traditional roadway excavation support process,and the excavation speed is increased by 37.5%.The grading support scheme improves the excavation speed while ensuring the stability of the surrounding rock.Key words:coal roadway;excavation;grading support;efficient1 工程概况凯嘉集团青云煤业 020204 综采工作面位于二采区,
6、工作面内 2#煤层最大厚度为 2.7 m,最小厚度为 2.3 m,平均厚度为 2.5 m。煤层倾角10 16,平均 13。020204 工作面回采系统由轨道顺槽、运输顺槽及切眼组成,工作面倾斜长度105 m,两侧顺槽平均长度 510 m,回采巷道均沿 2#煤顶板掘进,其顶底板岩层具体特征详见表 1。参照已回采的 020201 工作面施工经验,顺槽采用锚网索支护掘巷施工期间,锚杆(索)支护时间占比过大,占整个巷道成巷时间的 60%70%,易造成采掘接替紧张。为进一步提高矿井煤巷快速掘进效率,以 020204 轨道顺槽为例进行分次支护技术的研究。表 1 工作面顶底板岩性特征岩层与煤层关系岩层名称平
7、均厚度/m岩性特征基本顶粉砂岩2.46灰色、浅灰色,成分石英为主,交错层理直接顶砂质泥岩2.63灰黑色,中厚层状,含铁质结核,相变为中粒砂岩,中部含植物碎片化石直接底砂质泥岩1.43灰、黑色,含较多植物化石,相变为砂质泥岩2 020204 轨道顺槽支护设计020204 轨道顺槽平均埋深约 200 m,矩形断面,宽、高=5.7 m、3.8 m,采用等效圆理论进行其锚杆支护参数分析计算。巷道开挖后围岩内塑性区发育半径 Rp可由下式推算1:472023 年第 8 期岳江伟:青云煤业快速掘进煤巷分次支护技术研究 ()()1 sin2sin0pcot1 sincotPcRRc+=(1)式中:R 为巷道断
8、面等效半径,取值 3.43 m;P0为初始地应力,取值 4.2 MPa;c 为煤体内聚力,取值 0.75 MPa;为煤层内摩擦角,取值 31。通过式(1)计算可得 Rp=4.88 m,则可得到锚杆自由段长度 l2=Rp-R=4.88 m-3.43 m=1.45 m。顶板锚杆锚固段长度 l1=0.5 m,外露长度 l3=0.05 m,则顶板锚杆长度 l=l1+l2+l3=2.0 m。青云煤业现阶段巷道支护所用锚杆由 18 mm 的圆钢制成,因此设计020204 轨道顺槽顶板锚杆规格为 18 mm2400 mm。考虑现场施工方便等因素,确定顶板锚杆间排距为 1.0 m。巷道两帮的支护结合以往生产经
9、验进行设计,回采帮锚杆规格 18 mm1600 mm,煤柱帮锚杆规格 16 mm1800 mm;开采侧每排2根,位于巷道中上部,排距1.0 m;煤柱侧每排3根,排距1.0 m;巷道底板采用C15细石混凝土进行铺底。020204 轨道顺槽最终支护详情如图 1。图 1 020204 轨道顺槽支护详情(mm)3 分次支护时机分析巷道快速掘进期间进行分次支护的时机可根据围岩的变形规律进行确定3-4。为掌握 020204 轨道顺槽围岩变形规律,在其掘巷初期采用三角形布点法进行顶板下沉量及两帮移近量的实测,根据监测得到的数据整理得到围岩变形量、变形速率随着与掘进迎头距离的变化规律如图 2。由巷道围岩变形曲
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