談煤礦綜采軌道順槽掘進支護措施
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摘要：巷道支護是井下開采的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，隨著我國煤礦開采深度的不斷延伸，面臨的支護難題將會越來越多，全面提升支護質(zhì)量已經(jīng)成為了制約煤礦企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。特別是工作面順槽的支護，在各種類型因素的影響下，出現(xiàn)了較大的變形問題。本文以實際工程案例，對巷道出現(xiàn)了變形破壞的原因進行了研究，并結(jié)合工程地質(zhì)情況，對巷道支護方案進行了優(yōu)化，從巷道翻修情況來看，取得了較好的支護效果。
1工程概況
義棠倡源煤礦090703綜采軌道順槽在井口以西1140m，蓋層平均厚度為280m左右,該工作面地表屬山地地形。北部為山西焦煤集團介休正益煤業(yè)，東部為五采區(qū)膠帶巷（二段），西部為古空區(qū)，南部為未采動區(qū)，上部為9#煤采空區(qū)。其中煤層情況、頂?shù)装鍘r性分別見表1、表2。根據(jù)附近巷道收集資料及掘進巷道實見，該工作面主要受Fs6斷層影響，該斷層為逆斷層，落差3m，且斷層走向與工作面平行。
2090703綜采軌道順槽掘進支護存在的問題
本次巷道設(shè)計采用工字鋼架，部分地段加入了錨網(wǎng)噴支護，但是在巷道支護后，巷道在較短的時間內(nèi)出現(xiàn)了較大的問題，表現(xiàn)出突出的變形破壞。從現(xiàn)場的勘查情況來看，在巷道開掘后，頂板出現(xiàn)明顯彎曲，底板出現(xiàn)明顯的鼓裂，兩幫也有著明顯的開裂與收斂的情況。很多地段的錨段也被拉斷，形成了較多的網(wǎng)兜。特別是隨著工作面的持續(xù)生產(chǎn)，巷道壓力帶來的問題表現(xiàn)出明顯的增強，很多地段有了明顯的巖石離層的問題。從具體的測量來看，巷道頂板平均的下沉量超過了200mm，底板平均的鼓起來超過了250mm，巷道兩幫的收斂量也超過了300mm，整個巷道支護的完好率低于了40%，巷道的功能已經(jīng)完全的喪失，嚴重影響到工作面的正常生產(chǎn)。巷道整體的變形對比圖見圖1所示。從巷道出現(xiàn)的變形破壞情況，為了保證巷道的正常使用，選擇使用理論分析和實驗室分析的方式，對巷道出現(xiàn)的變形破壞情況進行了研究。得出導(dǎo)致巷道出現(xiàn)大變形破壞的主要原因有如下幾個方面。第一，巷道所處地段有明顯的應(yīng)力集中的問題。從巷道所處的地段來看，周邊的煤層已經(jīng)被大量的開采，附近的煤層已經(jīng)開采完畢，導(dǎo)致巷道煤柱有著較為明顯的應(yīng)力集中問題，應(yīng)力集中的系數(shù)也相對較高。這是導(dǎo)致巷道出現(xiàn)較大較快變形的主要原因。在巷道進行下分層的開采時，在工作面采動影響下，巷道支護體出現(xiàn)了明顯的破壞，隨著支撐壓力的不斷變化，圍巖出現(xiàn)了多次應(yīng)力重新分布的問題，導(dǎo)致巷道圍巖在多次應(yīng)力重新分布之下，出現(xiàn)了較大的變形破壞。第二，巷道底板圍巖在水體的浸潤作用下，整體的強度出現(xiàn)了明顯的下降，特別是本次巷道掘進，選擇使用的是沿著煤層底板的掘進，從底板的巖性來看，有著較多的砂質(zhì)泥巖，這類巖石在遇到水體的情況下，會出現(xiàn)明顯的變軟問題，再加上外界高盈利的作用，非常容易出現(xiàn)明顯的底鼓，這也是導(dǎo)致巷道出現(xiàn)了較為明顯的底鼓的原因。第三，從巷道開掘采取的施工工藝來看，選擇使用的多數(shù)為鉆眼爆破的方式，在爆破作用下，對巷道圍巖產(chǎn)生了震動，也就是對圍巖產(chǎn)生了一定的破壞，這種破壞往往會影響到巷道深層的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致巷道出現(xiàn)了較大的變形破壞。此外，從巷道原有支護的結(jié)構(gòu)來看，支護體與巷道圍巖出現(xiàn)了明顯的不相適應(yīng)的問題，選擇使用的工字鋼支護的剛度、強度，特別是可縮量方面均相對較差，再加上巷道所地段地應(yīng)力相對較大，地質(zhì)條件相對復(fù)雜，出現(xiàn)了巷道支護與實際需求不相匹配的問題，這也是導(dǎo)致巷道出現(xiàn)了較大范圍變形破壞的原因。
3提升綜采軌道順槽掘進支護效果的相關(guān)措施
在本次返修時，對巷道服務(wù)年限、煤礦現(xiàn)有支護材料及巷道所處位置的實際地質(zhì)情況進行了全面充分的考慮，對巷道整體進行了全面的優(yōu)化改進。改進后的支護示意圖，見圖2所示。具體支護為：在巷道掘進時，仍舊選擇使用工字鋼棚進行初次支護。同時，為了提升工字鋼棚的支護效果，在棚腿下部焊接上了柱鞋，主要目的是為了提升支架和煤層底板的實際接觸面積，從而更好降低底板出現(xiàn)的應(yīng)力集中的問題，減少單位面積上的壓強，有效的預(yù)防控制工字鋼棚出現(xiàn)的下沉問題。在支架設(shè)計時，對支架的中寬度進行了增加，這對于提示支架的抗測壓強度有著明顯的作用。同時，適當增加了支架支護的密度，從先前的間距800mm，調(diào)整到間距600mm。在巷道底板出現(xiàn)了較大的頂壓問題時，在工字鋼梁下部架設(shè)了中柱，更好提升了支架的穩(wěn)定性。此外，為了更好提升支護的整體性，全巷道設(shè)計采用了木錨桿支護的方式，重點對巷道兩幫的支護強度進行加強。巷道在實施了上述支護方案之后，對巷道整體的穩(wěn)定性進行了全面的觀測，從觀測情況來看，巷道整體的變形問題相對較小，整個斷面均處于有效可控的范圍內(nèi)，較好保證了巷道整體的穩(wěn)定性，滿足了巷道實際使用的需要。
4結(jié)語
綜上分析，在煤礦工作面開采的過程中，全面提升工作面順槽的支護質(zhì)量是當前煤礦企業(yè)面臨的共同難題，從本工程的返修情況來看，通過采取針對性的返修支護措施，整體取得了較好的支護質(zhì)量，對類似巷道的支護也提供了一個方向。因此，煤企在提升工作面順槽支護質(zhì)量時，需充分結(jié)合企業(yè)實際，注重提升支護方式的耦合性，不斷提升支護質(zhì)量。
參考文獻
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作者：溫俊 單位：山西凱嘉能源集團有限公司
