4-2煤巷道布置及矿压影响

兴陶煤业公司兴陶煤业公司 4 2煤巷道布置及煤巷道布置及矿压影响矿压影响 二二 一一年七月十三日一一年七月十三日 兴陶煤业 42101 工作面巷道合理位置研究 2 一 矿压监测目的一 矿压监测目的 为了验证 4203 主运顺槽和辅运顺槽是否满足前面计算的要求以及掌握围岩的变形规律 确定巷道的稳定程度 以便及时采取有效措施来保证矿井的安全生产 同时为了给近距离煤 层回采巷道的布置提供必要的数据支持 建议对巷道进行矿压观测 二 监测内容和断面布置二 监测内容和断面布置 观测的内容主要包括巷道围岩表面位移观测和顶板离层观测 根据研究的需要 在 4203 主运顺槽中选取 3 种不同条件下的巷道区域布置观测点 具体观测断面布置如图 5 1 所 示 1 距 4203 工作面开切眼 0 50m 布置 3 个测点 A1 A2 A3 其中 A1 与开切眼间距 20m A1 与 A2 A2 与 A3 分别间距 15m 以测量工作面刚开始开采时巷道两帮和顶底板移 近量 2 距开切眼 100m 200m 处分别布置测点 B1 B2 由于其深入巷道内部 既可以测 量巷道掘进时的移近量又可以测量工作面回采时的移近量 3 距内错 8m 的开口位置 35m 处布置测点 S1 以测量刚开始掘进时巷道的变形量 A1 A2 A2B1B2S1 20m15m15m 100m 200m 35m 4203工作面 主运顺槽 辅运顺槽 图图 5 1 主运顺槽测点布置图主运顺槽测点布置图 兴陶煤业 42101 工作面巷道合理位置研究 3 三 监测仪器选择和安设三 监测仪器选择和安设 1 巷道表面位移观测巷道表面位移观测 巷道表面位移包括巷道顶底板和两帮的相对位移 在顺槽布置 十 字基准点进行观测 顶底板基准点居中安设 下帮基点位于帮部中间位置 上帮基准点与下帮基准点水平对应 基点布置使用钢筋 基点外露长度 5 10cm 一般为 5cm 打入围岩或煤体深度不小于 50cm 用锚固剂锚固 当巷道围岩条件较差时可适当加大打入深度 断面基点布置图如图 5 2 所示 巷道表面位移观测使用 ZHC 型号测杆直接观测 5cm 5cm 50cm 5cm 50cm 50cm 5cm 50cm 图图 5 2 巷道表面位移观测断面示意图巷道表面位移观测断面示意图 2 巷道顶板离层观测 巷道顶板离层观测 顶板离层量的观测采用顶板离层指示仪 通过对顶板离层状况提供连续的直观信息显示 能及时发现顶板失稳的征兆 一般将顶板离层指示仪垂直于巷道顶板安设在巷道顶板巷宽的 中部 要求离层仪深基点固定于顶板上方的稳定岩层中 距顶板表面约 7m 浅基点固定在 锚杆端头平行的位置 距顶板表面约 2m 通过比较不同基点间的位移 来判断顶板是否出 现离层及离层的部位 离层仪布置如图 5 3 所示 兴陶煤业 42101 工作面巷道合理位置研究 4 7m 2m 深基点 浅基点 锚杆有效长度 锚杆 图图 5 3 巷道顶板离层观测断面示意图巷道顶板离层观测断面示意图 3 小结 小结 为了验证 4203 主运顺槽和辅运顺槽是否满足设计的要求 建议对巷道进行矿压监测 1 矿压观测的内容主要包括巷道围岩表面位移观测和顶板离层观测 2 主要对 4203 主运顺槽 3 个区域进行矿压监测 距 4203 工作面开切眼 0 50m 布置 3 个测点 A1 A2 A3 距开切眼 100m 200m 处分别布置测点 B1 B2 距内错 8m 的开口 位置 35m 处布置测点 S1 兴陶煤业 42101 工作面巷道合理位置研究 5 四 主要结论和建议四 主要结论和建议 山西朔州平鲁区华美奥兴陶煤业有限公司井田面积 4 2515km2 生产能力 150 万 t a 井 田内主要含煤地层为石灰系上统太原组 自上而下含有 4 1 4 2 8 9 1 9 1 9 2 9 2 10 11 12 号煤层 其中 4 1 4 2 8 9 号煤层井田内稳定可采 10 11 号为较稳定局 部可采煤层 12 号为不可采煤层 矿井现采煤工作面为 4 2煤首采面 4201 面 其上层为 4 1煤采空区 两个掘进工作面也 布置在 4 2煤中 分别施工 4203 工作面主运顺槽和辅运顺槽 通过 4201 工作面的掘进和回 采 发现该区域的 4 1和 4 2煤层间距仅为 2 4m 4 2煤厚度仅为 3 5m 均比地质报告小 由 于 4201 主运顺槽与上层煤 4102 辅运顺槽重叠布置 同时其上帮正对上层煤的沿空送巷 3m 煤柱 4201 主运顺槽在掘进和回采过程中压力显现明显 顶帮压缩量可达 400 500mm 甚至 更大 不得不加强支护 影响了采掘进度 并在同一位置出现两次巷道冒顶情况 针对上述 情况 本项目对 4203 工作面主运顺槽和辅运顺槽布置方式进行了针对性的研究 主要结论 如下 1 4201 工作面主运顺槽与上层煤 4102 工作面辅运顺槽重叠布置 并且其上帮正对 上层煤 3m 煤柱边缘 4201 顺槽处于不均匀顶板压力作用之下 约 2 3 巷道宽度顶板处于压 力增量 0 1 0 4p 作用下 这是 4201 主运顺槽在掘进和工作面开采过程中巷道难维护的主要 原因 2 4203 工作面主运顺槽和辅运顺槽受上方 24m 煤柱影响 4 2煤煤柱内部的应力分 布呈马鞍形 峰值距煤壁边缘 6 8m 下方 3m 处应力传递影响角为 40 煤柱下方 3m 处 煤 岩 层垂直应力升高的范围在煤柱中心线两侧各 14m 内 最大集中应力为 12MPa 应 力最大集中系数为 k 3 0 应力降低区内应力最小值距煤柱外边缘水平距离 6m 3 4 2煤顺槽采用内错 5 5m 布置 重叠布置和外错 5 5m 布置时 巷道掘进时的变形 量分别为 25mm 65mm 和 78mm 3 者比值为 1 2 6 3 12 内错布置方式时巷道掘进时巷 道变形量最小 4 工作面推进时 重叠布置 4 2煤顺槽围岩垂直应力最大 达到 32MPa 外错布置次 之 达到 23MPa 内错布置最小 仅为 10MPa 工作面开挖 100m 后 顺槽在工作面采动和上层煤柱双重作用下 变形量均有所增大 内错布置由 25mm 增大至 40mm 外错布置由 78mm 增大至 104mm 重叠布置由 65mm 陡 增至 235mm 分别增加 1 6 倍 1 3 倍和 3 6 倍 兴陶煤业 42101 工作面巷道合理位置研究 6 工作面开采后主运顺槽会出现变形量明显增大的区域 内错布置仅为超前工作面 10m 范围内 外错布置为超前工作面 25m 范围内 重叠布置为超前工作面 30m 范围内 4 通过理论分析和数值模拟 确定 4 1煤采空区下 3m 处的 4 2煤 4203 工作面主运顺 槽和辅运顺槽均可采用内错方式布置 即将巷道置于 4 1煤采空区下方 4 1煤 24m 煤柱边缘 6m 布置 兴陶煤业有限公司欲将 4203 辅运顺槽内错 4 1煤 24m 煤柱边缘 12 5m 即内错 4103 主运顺槽边缘 8m 布置 巷道处于 4 1煤煤柱对底板应力明显增量范围之外 即处于 应力降低区内 是可行的巷道位置 但从提高煤炭采出率方面考虑 辅运顺槽内错 6m 布置 时 相对于内错 12 5m 布置 可以少留 6 5m 煤柱 从而可多采煤炭约 37437 4t 按工作面 长 847m 煤厚 4m 煤层倾角 0 煤的密度 1 70t m3计算 5 为了验证