孤岛开采回撤通道复合顶板矿压观测及密集锚索应用.docVIP

孤岛开采回撤通道复合顶板矿压观测及密集锚索应用 　　摘要：综采工作面前方煤壁为应力增高区，给回撤通道支护带来很大的不便。准确地撑握出最后一次周期来压位置，适当调整停采线，壁开周期压影响，为我矿孤岛开采回撤通道复合顶板压力大的情况下，能够安全顺利回撤支架，取得了良好的社会效益和经济效益，为其他类似条件下巷道提供参考。 　　关键词：孤岛开采 回撤通道 应力增高 复合顶板 密集锚索 　　 　　1 概要 　　1.1 13-1煤顶底板岩性描述，如下图1所示： 　　1.2 撤架通道位置、范围及与邻区的关系 　　121302工作面为安徽国投新集刘庄煤矿东二采区-762水平以上最后一个后退式综采工作面，开采标高为-565.3m～-687.6m，平均走向长1564m，平均倾斜长260.2m，平均煤厚3.60m，一次性采全高，煤层平均倾角16°。 　　1.3 回撤通道现场顶板状况 　　通过均匀分布对回撤通道开茬刷扩，发现顶板破碎，及时打9米深锚索眼孔探测，顶板向上3～8米范围多数离层。 　　2 巷道围岩控制原理 　　降低巷道围岩应力，提高围岩稳定性以及合理选择支护是巷道围岩控制的基本途径。 　　2.1 适当调整停采线位置，降低巷道围岩应力 　　对121302工作面周期来压跟综观测，该面在接近回撤综采支架铺网位置时发生第88次周期来压，根据该面轨道顺槽、胶带顺槽、中巷掘进时揭露地质状况，我矿根据该面向外13-1煤几条准备巷道的保护煤柱及煤炭资源回收率综合考虑利弊，采取停采线向外移动几米，以避开最后一次周期来压影响。 　　2.2 密集锚索提高围岩稳定性及其支护理论、方案 　　2.2.1 根据回撤通道复合顶板的岩层松动、离层范围较高特殊现状和锚索具有锚固深度大、锚固力大、可施加较大的预紧力等优点作用机理，采用密集锚索支护。 　　2.2.2 锚索支护应用软岩悬吊理论，计算出顶板载荷体范围及载荷体大小，以确定合理的锚索支护参数，巷道顶板悬吊载荷及锚索悬吊松散岩层的厚度，可根据关键层理论来计算确定。 　　锚索悬吊松散层厚度： 　　h=∑hi(1) 　　式中:hi――关键层老顶岩层下各软弱分层厚度，m， 　　沿巷道单位长度顶板潜在极限悬吊载荷的计算: 　　Q=γhB (2) 　　式中:Q――单位长度顶板潜在极限悬吊载荷，KN/m； 　　γ――岩层的平均容重，KN/m3； 　　 B――巷道宽度，m 　　以上方法所计算出的Q由锚索承担. 　　2.2.3 锚索支护方案及参数 　　锚索长度的计算： 　　L=h+△ （3） 　　式中：L――锚索长度，m； 　　△――锚固段长度与外露长度之和，m； 　　H=∑hi=h1+h2+h3=1.4+（0.23+0.19+0.22）+5.45=7.49 　　式中: h1=砂质泥岩厚度，m； 　　 h2=13-2煤和夹矸的总厚度，m； 　　 h3=泥岩厚度，m。 　　锚固段长度4的确定原则是保证锚固段的黏锚力与锚索的极限抗拉载荷相匹配。锚索设计锚固力为150KN，以提供150KN以上锚固力考虑，锚固长度最小为1.5m，锚索外露长度为0.2m，则 　　△≥1.5m+0.2m=1.7m， 　　L=7.49m+1.7m=9.19m。 　　沿巷道单位长度顶板潜在极限悬吊载荷的计算，取松散的平均容重为25KN/m3，则 　　Q=γhB=25KN/m3*7.5m*3.8m=712.5KN/m， 　　经计算，得到的顶板锚索支护参数见表1： 　　由表1计算得: 　　所得安全系数大于工程一般要求安全系数值2，故沿巷道单位长度平均锚索数的计算满足要求。 　　锚索的布置参数包括锚索位置及密度，根据计算，锚索间排距确定为0.8m，每排锚索数量5根，其布置如图2、3所示。 　　3 技术经济效益 　　121302回撤通道全长260.2米，按以前惯例每隔500mm支护一架工字钢棚，共架棚数：260.2米/0.5米=520.4架，工字钢棚投入：935.8元/架；坑木、拉条投入：38.5元/架；每架架棚共用支护费用：（935.8+38.5）元*520.4架=507025.7元（不含金属网）。 　　4 支护效果 　　通过矿压观测，该密集锚索支护回撤通道帮、顶位移速度分别只达2.6mm/d、2.9mm/d，仅约占13-1煤其他回撤通道采用架棚支护位移速度的二分之一，密集锚索支护好后顶板最大离层量只达15mm，无一根锚索断裂现象，满足了使用要求。 　　5 结束语 　　采有高强度预紧力锚索支护，锚索施加一定的预应力，能够将围岩自身压力及支护应力传递到顶板深部稳定岩层内，相比锚杆支护而言比锚杆增大预应力、增加锚固长度，从而对提高岩层间的摩擦力、阻止岩层沿面滑动范围相比锚杆都增大。