深部矿井复杂应力巷道快速掘进技术探讨.docx

深部矿井复杂应力巷道快速掘进技术探讨 原标题：复杂应力条件下快速掘进超前技术管理实践。 摘 要：为了对深井复杂应力巷道进行科学有效支护，实现留窄煤柱环境下沿空送巷综掘工作面的快速掘进，通过对己 16.17-23010 机、风两巷进行应力分析，得出己 16.17-23010 机巷主要受上覆己15-23030 工作面遗留煤柱应力集中影响，己 16.17-23010 风巷主要受下覆庚 20-21010 工作面采动影响。根据分析结果，进行超前技术管理，对机巷支护形式及时进行变更，对风巷采取停掘措施，待庚20-21010 采空区岩层移动的活动影响期过后再掘进，现场实践验证了此分析预判的准确性，保证了机风两巷的安全高效快速掘进。 关键词：复杂应力；应力分析；超前管理；快速掘进。 深部矿井复杂应力巷道快速掘进问题，是当今世界巷道支护掘进过程中普遍存在的难题。受井田面积所限，平煤股份四矿目前处于丁、戊、己、庚四组煤同时开采的局面，各组煤层之间相互影响多，巷道矿压大，应力分布状态复杂，给巷道支护和安全快速掘进带来了诸多不便，严重制约矿井的采掘接替。通过分析己 16.17-23010 机风两巷不同的应力环境，得出了两巷的应力状况，并提出对应的针对性措施，通过超前技术管理实现了己 16.17-23010 机风两巷安全高效快速掘进。 1 工作面概况 平煤股份四矿己 16.17-23010 工作面位于己三采区东翼最上部，机巷与风巷拐点以外均为沿空送巷，留 4m 窄煤柱，拐点以里煤柱逐渐增大；机巷与己16-23030 采面（已回采）毗邻，风巷与己 16.17-21290工作面（已回采）毗邻，上覆己 15-23030 工作面（已回采），层间距 1215m,下覆庚 20-21010 采面正在回采，回采垂深在 620776m 之间，层间距 5060m. 2 工作面应力环境分析 （1） 己 16.17-23010 机巷应力环境分析。己16.17-23010 机巷沿己 16.17 煤层顶板掘进，主要用于工作面通风、行人、运输，巷道顶板为粉砂质泥岩，灰色深灰色、块状、含砂量不均、含植物化石，为软弱岩层，受复杂应力作用，围岩破碎且流变性强，容易造成巷道顶板下沉、两帮移近量大。己 16.17-23010 机巷在掘进过程中，影响其应力分布的因素主要有三点： （1）己 16-23030 采空区侧向支承压力：拐弯前，己 16.17-23010 机巷与己 16-23030 风巷间隔煤柱仅4m 宽，属于留窄煤柱的沿空送巷，机巷处于沿空送巷下的应力降低区，过拐点后，随着煤柱厚度增大，己16-23030 工作面的侧向支承压力逐渐向机巷增大，直到达到峰值区域，当机巷与己 16-23030 采空区之间煤柱厚度达到 40m 以上后，巷道处于原岩应力区。 （2）上覆己 15-23030 遗留煤柱：根据矿压显现规律，己 15-23030 丢煤区煤柱为应力集中区，其要向己16.17-23010 机巷传递应力。应力分布如图 1 所示。 （3）下覆庚 20-21010 工作面回采影响：根据庚20-21010 工作面情况和经验公式，按照下山移动角55°、层间距 60m 计算，动压传递至己 16.17 煤层的影响范围为 42m,但该巷道与庚 20-21010 工作面水平间距约为 100m,结合该巷道所处位置经分析并可知，庚 20-21010 工作面回采对该巷道影响较小，当回采爆破作业时影响较大，应力分布如图 2 所示。 根据各自的影响范围，将各种影响因素进行叠加，形成己 16.17-23010 机巷应力分布图，如图 3 所示。 （2） 己 16.17-23010 风巷应力环境分析。己16.17-23010 风巷布置在庚 20-21010 工作面范围以上的顶板上，根据庚 20-21010 工作面情况和经验公式，预测其三带高度为：冒落带 h1=13m,裂隙带h2=42m,弯曲下沉带的高度向上直至地表，己16.17-23010 工 作 面 距 离 庚 20-21010 工 作 面5060m,所以，己 16.17-23010 风巷位于庚 20-21010工作面开采的冒落带和裂隙带附近以上，在弯曲下沉带内。 3 安全技术措施 （1）己 16.17-23010 机巷针对性措施。根据 010机巷应力图，确定其支护形式为：自开口至停采线以外 15m 处于原岩应力区，采用锚杆（索）+W 钢带（梯子梁）联合支护；停采线前后 30m 存在应力集中，采用锚杆（索）+W 钢带（梯子梁）+ 29U 型钢拱形棚加强支护；停采线向里处于采空区，属应力降低区，采用全锚支护，实现月进尺达到 300m;进入拐点后开始套 29U 型钢拱形棚，顶板较破碎，棚子部分变形；进入己 15-23030 丢煤区时，压力达到最大，使用φ=42 mm,L=1800 mm 的管缝锚杆打超前穿楔控制顶板，在工作面前方打卸压钻孔卸压，并架设 36U 型钢拱形棚，现场表明矿压明显，棚子压力大，部分压坏；从己 15-23030 丢煤区出来后，压力不明显，架设29U 型钢拱形棚。 （2） 己 16.17-23010 风巷针对性措施。己16.17-23010 风巷位于庚 20-21010 工作面开采的冒落带和裂隙带以上，在弯曲下沉带内，回采工作面瓦斯也会通过底板裂隙进入风巷工作面。 因此庚20-21010 工作面的回采对己 16.17-23010 风巷在其上面的掘进有很大影响。因此必须避开庚 20-21010工作面开采造成的岩层移动的活动影响期，即己16.17-23010 风巷在庚 20-21010 工作面开采一段时间后岩层移动基本稳定以后掘进，方能达到安全开采，矿停止掘进己 16.17-23010 风巷，由于前期己16.17-23010 风巷外围已经形成，并掘进了 50m 正巷，为防止庚 20-21010 工作面岩层移动造成己16.17-23010 风巷瓦斯超限，在迎头处打上板闭。待庚 20-21010 工作面回采结束 4 个月，岩层移动基本稳定后，矿组织恢复己 16.17-23010 风巷掘进，拆除板闭后瓦斯浓度高达 80%,验证了预测的准确性。己16.17-23010 风巷恢复后，由于处于庚 20-21010 工作面采空区上方，压力较小，实现了 29U5350mm 型钢拱形棚月进尺 370m 的单进水平。 4 结束语 （1）通过分析可知，己 16.17-23010 机巷主要受固定支承压力、己 15-23030 残余煤柱应力集中作用和庚组煤采动影响作用，己 16.17-23010 风巷布置在庚 20-21010 工作面上方，主要受庚 20-21010 工作面岩层移动。 （2）针对应力影响范围及大小，通过超前预判、超前技术管理，采取不同的针对性措施，实现安全高效快速掘进。 （3）该技术在深部矿井复杂应力巷道中具有较高的推广价值，可供类似条件下的矿井快速掘进参考。 参考文献： 钱鸣高，石平五，许家林。 矿山压力与岩层控制M. 徐州