沿空顺槽回采冒顶原因与防治浅析.docVIP

沿空顺槽回采冒顶原因与防治浅析 　　[摘 要]为提高采煤工作面两道支护强度，减少顶板事故，采用理论与实践结合的方法，浅析支护材料与支护方式以及补强范围在采煤工作面的应用。根据采煤工作面埋深、围岩性质、现场环境等条件，合理设计支护参数和选用支护材料。通过优化支护，选用合适的支护材料以及加强观测，实现了采煤工作面沿空顺槽回采顶板的安全，减少巷道顶板下沉，保证了回采和运输的正常进行，经济和社会效益显著，对类似工作面的管理具有较好的参考价值。 　　[关键词]顺槽 冒顶 补强 　　中图分类号：U455.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0077-02 　　1 工作面概况 　　7435综放工作面位于IV1采区，浅部为7433采空区，东部和深部为实体煤，西部为上山煤柱，标高为-991.965m～-892.112m。煤层结构简单，煤层厚度3.80～5.50m，平均厚度4.80m，煤层倾角18°～25°，平均20°。综采放顶煤工艺开采，机采高度2.5m，放煤高度2.3m。工作面走向长度1196m，倾向长度225m，回采储量144.3万吨。于2015年5月开始回采，截止2016年2月初工作面剩余620米，工作面是日进度平均为3～4米，预计于2016年11月回采结束。 　　煤层直接顶板为砂质泥岩，老顶为中粒砂岩，直接顶易冒落。煤层底板为砂质泥岩，工作面周期来压不明显，回风顺槽超前压力显现明显。 　　2 沿空布置及支护情况 　　工作面回风顺槽跟7#煤顶板施工，与上区段间平均净煤柱5.5米，梯形断面，净宽4.6m，中净高3.0m，净断面积13.8 m2，锚网（索）联合支护，铺金属点焊网片，锚杆间距0.75m，排距1.2m。掘进期间支护参数几经修改，锚索布置方式由最初的每排2根修改为“2-1-2”五花布置方式，锚索直径17.8mm，长度8.2m，锚杆直径22mm，长度2.4m。放水巷以东采用M型钢带梁配蝶形托盘，以西采用梯形钢带梁无托盘。放水巷以西每40m支设一根φ≥200mm信号点柱，放水巷以东无信号点柱。回采期间顶板离层仪陆续锈蚀失效。 　　详见支护断面图1。 　　受上区段7433综放工作面采空区侧向支承压力影响，掘进及回采初期整个回风顺槽压力较大，顶底板、两帮移近明显，部分地段淋水大、掘进时上帮片帮深度超过1.0m。投产两个月后未受超前应力影响的外段巷道共4处变形严重，局部锚索外露长度仅余100mm左右，部分钢带断裂，及时采用单体液压支柱配合铰接顶梁补套加强支护，总补强长度200m，实质上此部分巷道为锚架联合支护。 　　冒顶位置与回采及补强支护位置关系见图2。 　　3 冒顶及处理情况 　　2016年2月6日1：30分左右，回风顺槽D12点前后（超前工作面回采位置155m处）下帮开始首先失衡垮落，继而向上帮延展冒顶，冒顶走向长7.2m，冒高最大2.5m，倾向宽4.6m，共5排钢带梁垮落、27根锚杆、8根锚索失效，上帮两趟瓦斯抽放管压断，上肩窝留有一米见方的通风口，冒顶区正常过风。在确认工作面风量未受影响，没有伤及人员的前提下，及时对冒顶区域两侧顶板进行加固、清理矸石（共清理矸石93车），采用锚网索支护高冒区，用半圆木接平顶板后，架设单体液压支柱和铰接顶梁走向棚支护。 　　冒顶后观测发现冒落岩面锈蚀，一根锚索尾部索具拉脱、一根锚固端部拉脱、其余六根锚索锚固端均未见异常，锚固结实，与锚索联接的锚梁（M型钢带梁）断裂，索具锁紧正常，部分索具与锚索仍联接在变形扭曲的钢带上，浮埋于冒落矸石中，紧靠上帮的6根锚杆由于上帮挤出，与变形的钢带连接，1根锚杆尾部拉断，其余20根锚杆锚固端均离层脱落，少部分与断裂的钢带梁分开，高低不齐地外露于冒落浮矸上。冒顶两侧紧贴正常支护的钢带梁切落，沿走向两端截面成直立状，沿倾向截面成不规则拱型，东侧第一根未失效的钢带梁上的锚索（一根、布置在巷中）锚具脱出，锚索失效。详见附图3。 　　4 原因分析 　　4.1 直接原因 　　（受压、淋水、崩解）松动离层的直接顶受动静载（煤炮震动、采动应力、构造应力、自重应力、膨胀应力）叠加作用压垮（受挤压、腐蚀、变形、撕裂、折断作用）强度降低的锚网梁（M型钢带和网片）是导致冒顶的直接原因[1]。 　　（二）间接原因： 　　1.受矿压及淋水影响，顶帮围岩不稳定 　　回风顺槽处于矿井开采深部（冒顶处D12前后巷道标高为-900m，埋深约为930m，所受垂直应力为23.25MPa），设计为沿空掘巷，小煤柱护巷（冒顶处煤柱宽度约为4m），上区段采空区侧向支承压力大，掘进期间经过一次动压影响，回采期间受二次动压影响（冒顶时工作面处于“三次见方”上覆岩层运动强烈影响阶段，微震系统监测到回风顺槽在超前100～200m范围内煤炮震动频繁