卸压法留巷的探索

卸压法留巷的探索卸压法留巷的探索 1 概述 沿空留巷技术的采用 对于缓解采煤工作面的接续 降低巷道 的掘进率 提高煤炭回收率及控制煤炭自然发火有着较好的技 术 经济 安全和社会效益 传统的码矸石带留巷方式 历史 上曾广为采用 但随着开采机械化程度的不断提高 其码矸石 带沿空留巷的缺点显得越加不适应 由于码矸石带宽度大 4 5m 工人劳动强度大 影响采煤循环进度 单产难以 提高 码矸石带往往需到采空区取料 作业环境危险 矸石带 增加顶板的悬臂梁长度 所留巷道压力较大 巷道维修量大 石套可缩量大 达到 25 40 不能及时有效的支护顶板 留巷中高很难保证 矸石带留巷需重新拉底或挑顶 多次修复 巷道 留巷费用高 接续工程难于安排 本层接本层采面布局 更为突出 针对码矸石带留巷方式的不足之处 杏花煤矿积极组织有关人 员集思广义寻找新的切合实际的留巷方式 并提出取消矸石带 采用人工挑顶卸压 密集支柱护巷新方法 简称卸压法留巷 2 卸压法留巷的理论依据 根据采煤工作面顶板垮落后即由双支梁变成悬臂梁 通过缩短 悬臂梁长度 来降低直接顶对巷道基本支护的压力 维护巷道 的有效支护状态 3 压力计算及支护参数的选择 3 1 挑顶卸压直接顶压力计算与支护安全系数校核 1 压力计算 q 挑 1 h 16 32t m 式中 s 巷道顶板宽度 2 6m h 直接顶厚 2 04m s1 直接顶镶入煤体的距离 0 6m 顶板岩石容重 2 5t m3 2 安全系数校核 每架木棚打一加强木柱的支撑力为 p 30t 架 基本支护钢梁木腿棚的间距为 l 则 l p nq 挑 0 92m 式中 p 钢梁木腿棚承受的载荷 30t 架 n 安全系数取 2 选择木棚间距为 0 8m 实际安全系数 n p q 挑 l 2 3 式中 l 实际钢梁木腿棚间距 0 8m 3 2 码矸石带直接顶压力计算 直接顶沿巷道方向每米的压力为 q 码 s s1 s2 h 38 76t m 式中 s 巷道顶板宽度 3 0m s1 直接顶板镶嵌入煤体的距离 0 6m s2 矸石带宽度 4m 按棚距 0 8m 计算 则每架棚距所承受的压力为 p q 码 0 8 31t 架 每架棚所承受的压力已超过棚子的最大承载力 显然 这种留巷方式虽有矸石带分担压力 但矸石带的可缩性 较大 棚子的可塑量比矸石带小 直接顶板的压力首先作用在 棚子上 待棚子压垮后才逐渐作用于矸石带上 使木棚难以支 护顶板 3 3 在裂缝带岩层运动影响下 加强支护参数的选择计算 在周期来压期间 根据 矿山压力及其控制 论述可知 老顶 压力一般为直接顶的 2 倍 周期来压期间挑顶卸压留巷加强支 护参数选择计算 1 顶板沿巷道方向每米压力 q 3q 挑 49t m 每架棚所需加强支护的阻力 r ql 39t 架 2 选择加强支护为 dz25 25 100 每架棚 3 根则阻力为 r 3r1 r2 105t 架 式中 r1 单体液主支柱额定工作阻力 25t 架 r2 每架钢梁木腿棚的阻力 30t 架 3 安全系数 n r r 105 39 2 7 4 留巷方法 1 取消矸石带护巷 超前工作面放顶线 15m 范围内打挑顶 眼 并吸取杏花矿开采 23 顶板最小抵抗线的实践经验 挑顶 眼的眼距选择 0 8m 眼深 1 8m 根据所留巷道净宽的要求 尽 可能减少悬臂梁长度 挑顶眼距硬帮为 2 6m 2 下巷除保留原有 20m 双排超前支护外 在滞后工作面刮 板输送机 0 6 5m 距离架钢梁木腿棚 棚距为 0 8m 在木棚的 软帮用板梁封帮 板梁间距为 0 2m 起到接矸作用 巷道随着 架棚清到硬底 3 强制放顶在放顶线处装药放炮 每眼装药量为 0 75kg 4 留巷加强支护与基本支护同步进行 加强支护滞后工作面 50 60m 每两架棚间靠软帮棚头处打两棵单体液压支柱 在 钢梁中心打一单体液压支柱 同时在棚子的软帮亲口处打一加 强木柱 滞后工作面 50 60m 以外的单体液压支柱要翻下前运 再支护进行循环 5 沿空留巷矿压观测 挑顶卸压留巷矿压观测是在杏花煤矿西采区右石门 135 采煤工 作面下巷 23 左一巷 进行 观测长度为 142m 历经 1 个月 零 12d 在观测期间 8 次周期来压 平均每天推进 3 3m 观 测期间回采煤量为 49 416t 平均每天回采的煤量为 1 149t 5 1 矿压观测段支架状况 矿压观测段巷道支架不完好的木棚 14 架 不完好率 8 硬帮 棚腿在 142m 范围内 木棚腿全部完好 软帮棚腿折损 12 根 折损率 6 7 其中钢梁压裂 压劈 6 根 压劈率为 3 4 钢 梁被压折 3 根 折损率为 1 6 5 2 观测结果分析 根据现场观测资料 通过微机处理后分析 以顶板移近量 移 近速度及压力显现作为划分影响区的标志 可将留巷期间的顶 底板移近和压力显现的不同幅度划分为三个区 1 a 顶板活动剧烈区 距工作面放顶线 0 30m 顶底板 平均移近量为 141 4mm 占总移近量的 60 2 b 顶板活动影响减弱区 距工作面放顶线 30 60m 顶底板移近量为 55 8mm 占总移近量的 23 9 3 c 顶板活动稳定区 距工作面放顶线 60m 顶底板平均 移近量 36 6mm 占总移近量的 15 6 采用强制放顶卸压及巷道单体液压支柱强有力的补强作用 通 过矿压观测及实践证明 工作面周期来压对留巷的基本支护并 没有显著影响 滞后工作面放顶线 50 60m 架撤单体液压支柱 时 顶板下沉量及顶板压力虽有所增加 但巷道的基本支护能 有效地支护顶板 保证直接顶的稳定性 6 施工中遇到的问题及改进措施 1 留巷架棚初期的钢梁 由于采用 u 型钢梁及工字钢 钢梁 宽度只有 95 125mm 在动压区内由于木棚腿受力不均 而有 个别棚腿被压劈 发现问题后 对钢梁重新加工 在钢梁两端 亲口处各加焊一个 250mm 250mm 带边的铁托板 防止了钢梁 的滚动 使木棚亲口处受力均匀 使用后效果明显 没有发生 棚腿被压劈现象 2 在留巷期间 软帮棚腿部分折损 原因是棚腿承受直接顶 的大部分压力及采空区冒落岩石的侧向冲击压力 并且软帮棚 腿使用杨木损坏较多 发现问题后 软帮棚腿由 18 20cm 增 加到 25cm 左右的硬杂木 使木棚的完好率由原来的 8 下降 至 3 7 经济效益及推广前景 1 直接经济效益 卸压留巷与码矸石带留巷在经济上相比 工作面推进度比码矸石带提高 2 3 倍 效率提高 2 4 倍 单位成 本下降 34 每米巷道减少费用 276 元 m 已施工巷道 1 058m 可节约资金 29 2 万元 2 推广前景 该巷从所实现的 1 058m 巷道的外观效果看 巷道状况良好 结构简单 可以满足回风 行人 运料等要求 并为工作面高产高效创造了良好的条件 具有良好的推广前景 8 几点体会 1 通过挑顶卸压取消矸石带是否成功 客观上取决于围岩的 性质 主观上取决于采用巷道支护是否与实际顶板状况相适应 不能一概而论 2 人工挑顶应将老楠的岩层挑开 因而挑顶眼的眼深应根据 不同的顶板条