复合顶板大跨度综采大切眼快掘工艺实验应用

随着矿井综采工作面智能化设备的应用,要求综采工作面切眼宽度不断增大。大跨度对施工和支护带来一系列亟待解决的问题,严重影响矿井安全生产,本文针对黄陵矿业一号煤矿1003智能化综采工作面切眼的施工情况,总结出大跨度煤巷掘进工艺及支护技术先进经验。

复合顶板就是由下软上硬岩石构成,岩层间夹有薄层软弱岩层的顶板,从本质上讲,复合顶板是指伪顶、直接顶较薄易冒,易冒直接项上部老顶岩层坚硬,回采时伪项、直接顶与上部老顶离层、抽漏从而引发漏垮型冒顶,导致工作面液压支架压死或倒架.从近期我矿所回采的e12101工作面来看,大多数冒顶、压死支架、倒架事故中,为复合顶板造成的占相当大的比重.因此对于复合顶板管理方法的研究就显得尤为重要.

通过对翟镇煤矿三采四层煤托夹矸绿色开采的研究分析,对实施复合顶板开采研究奠定了经验基础。并且通过实施应用解决了复合破碎顶板条件下支护难度大、工人劳动强度大、安全系数低管理难度大的问题。

成山矿东一采区是城山矿主要采区,3#层属于优质煤层,低灰分、低硫。煤层高度4.0-4.5米。顶板为复合顶板,采用锚杆、锚索、锚网联合支护,起到了良好的支护效果。

为研究复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理及控制技术,基于该类巷道变形破坏特征的分析,得到巷道变形破坏的主要原因是没有考虑复合顶板沿空巷道围岩特性、支护强度低、变形不协调和没有发挥围岩的承载能力,揭示了复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理,研究了合理的围岩控制技术:1)优化临时支护工艺,减少复合顶板空顶时间,2)喷浆封闭围岩,防止复合顶板风化,3)高强度高预应力锚杆支护、底角锚杆、二次支护增加复合顶板层间结合力,提高两帮承载能力并控制底鼓,4)向采空区倾斜锚索增强基本顶关键块稳定性,保护内承载结构.工业性试验结果表明,围岩表面位移和复合顶板离层得到有效控制,基本顶很快稳定.

东坡煤矿在复合顶板大断面切眼掘进中改变原来的木棚梯形支护方式,成功应用锚索网支护,证明锚索网支护是能够实现安全、快速和经济的一种支护形式,为今后复合顶板大断面采用锚索网支护提供依据和经验。

针对三软5m厚煤层综采一次采全高7.6m大跨度切眼,采用工字钢梁与单体支柱、锚索、金属网并辅以玻璃钢锚杆的联合支护形式和边扩边安的平行作业方式,有效地控制了顶底板的变形,保证了支架安全、快捷安装。

悬浮支柱大采高技术是解决厚度在3.0m左右,走向较短可采块段开采技术难题,提高煤炭资源回收率,降低巷道掘进率,提高工作面单产的有效途径。岱河煤矿在复合顶板条件下,通过使用柱塞悬浮式单体液压支柱实施大采高技术,充分发挥了悬浮支柱行程大和稳定性高的特点,实现了较厚煤层炮采一次采全高,取得了良好的经济效益和社会效益。

针对某煤矿大断面复合顶板回采巷道具体地质条件,采用理论分析和现场实践相结合的方法,对大断面复合顶板巷道支护方式进行了研究分析。理论分析得出,增大支护阻力pb,可以控制巷道围岩塑性区的发展,而肩部和底角是巷道受力大、最容易破坏的位置。计算得出,巷道围岩最大破坏范围最大为1.39m,结合现场实际确定顶板锚杆采用ф20mm的螺纹钢锚杆,长度为2.5m,间排距为1000mm×900mm。现场实测得出,工作面巷道顶底板移近量累积最大为108mm,两帮移近量累积最大为98mm,巷道顶板最大离层量为55mm,支护效果良好,研究成果可为其他矿区大断面复合顶板煤层开采提供依据。

一、工作面概况2221工作面为大峰矿羊齿采区二2层煤一分层炮采工作面.该面走向长度465m,倾斜长172m,煤层倾角4-19°,平均10°,煤层厚度平均9.9m。该工作面上覆岩层依次沟:a:灰黑色泥岩.厚度0.1m.b:煤线.厚度0.2m,c:灰黑色泥岩,厚度0.35m,d:煤线厚度0.4m,e:灰黑色泥岩,伪顶.厚度0.2m,f:灰黑色细砂岩,厚度20.5m,g:灰褐色粉砂岩,厚度10m,根据综合柱状图分析,该工作面属复合顶板下开采(见图1)

基于王家岭煤矿大断面复合顶板回采巷道地质条件,采用数值模拟方法锚网索支护方案的围岩控制效果。巷道顶板离层观测和巷道表面位移监测验证了,方案及参数的合理性,可为类似条件提供借鉴。

针对大断面软弱复合顶板巷道支护难度大、服务期间变形剧烈以及垮冒突发性强的问题,提出采用桁架锚索与锚杆(索)联合控制方法。建立桁架锚索支护顶板结构力学模型,分析了桁架锚索对顶板的主动控制作用;结合数值模拟方法对组合支护方案和参数确定,并在现场2-1101切眼进行实践,支护效果良好,具有良好的推广应用价值。

沿空留巷是一项较完善的技术,软岩顶板并留双巷技术,在矿井生产中较少采用。在实际生产过程中,在软岩顶板煤层采煤工作面留双巷解决了通风和瓦斯巷道的难题。就软岩顶板留双巷的方法和有关技术问题进行论述,对留双巷的问题提出解决方法。

谢桥煤矿在c13-1煤层回采巷道中积极推进支护改革,在总结1221(3)等工作面锚索网支护成功经验的基础上,进一步优化设计,成功解决了三软煤层复合顶板沿空送巷的锚、索、网支护难题,为类似情况的巷道支护提供了重要的参考依据。

锚网支护近年来已推广应用于煤矿采掘巷道的控顶,大断面、高地应力、复合顶板地质条件下的煤巷锚网支护成为锚网支护技术的一项重点与难点研究项目。结合羊泉煤业3107回风顺槽煤巷大断面、复合顶板锚杆支护技术进行研究,实践证明锚网支护在大断面、高地应力、复合项板地质条件下应用成功。

桁架锚杆在大跨度巷道顶板加固中的应用——介绍了利用桁架锚杆支护技术对受多次采动影响的大跨度巷道顶板支护加固，使破碎离层围岩相互挤压，改善了顶板岩梁的应力状态，提高了顶板围岩自身承载能力，从而实现控制巷道变形和防止冒顶的目的。

通过对桃山矿二采区79#层一、二水平工作面的回采实践,针对复合顶板中厚煤层伪顶极易垮落、顶板难以管理的煤层,采取措施后可采用走向长壁全部垮落法开采,并能取得安全、高效、低成本、低灰分的良好效益

为解决复合顶板大断面开切眼支护难题,根据王家岭煤矿20106工作面大断面开切眼的地质条件,通过物理模拟试验分析了复合顶板大断面开切眼围岩变形破坏特征,结果表明:大断面复合顶板开切眼顶底角及顶板易变形破坏,开切眼扩帮期间围岩变形破坏明显超过掘巷期间围岩变形,提出了具有针对性的围岩控制对策,确定工作面开切眼采用"二次成巷+锚网索+单体液压支柱"联合支护方式,现场工程实践结果显示,开切眼最大离层量为9mm,最大断面收缩率为6.6%,支护方案较好地控制了大断面开切眼的围岩变形。

本文介绍了龙煤股份公司鸡西分公司双河煤矿首次采用新型高强度树脂锚杆在动压区内支护3#煤层综采工作面上巷的基本情况,通过支护实践总结分析了在特厚复合顶板情况下在动压区内支护的一些经验和教训,为以后掘送3#煤层以及顶动压掘送巷道提供了经验和借鉴。

小直径管缝锚杆在回采巷道复合顶板中的应用

通过对桃山矿二采区79层一、二水平工作面的回采实践,针对复合顶板中厚煤层伪项极易垮落,顶板难以管理的煤层,采取措施后可采用走向长壁全部垮落法开采.并能取得安全、高效、低成本、低灰分的良好效益.

复合顶板巷道支护问题是困扰兴安煤矿巷道支护的一个难题,随着开采深度的不断加大,这一问题日益突出,严重制约了该矿的安全生产,采用锚杆锚索钢筋网架棚喷碹加强型联合支护,解决了深部复合顶板巷道支护的难题,并取得了良好的效果。