小煤柱沿空掘巷在大采高综采工作面的技术实践及应用.docVIP

小煤柱沿空掘巷在大采高综采工作面的技术实践及应用 　　[摘 要]近年来，随着煤矿采深的不断加大，地应力大幅增加，因此很多煤矿都采取了留宽煤柱护巷的布置方式，但这种布置方式有很多明显缺点。本文根据枣泉煤矿地质现状，对140201大采高综采工作面小煤柱沿空掘巷进行了研究，现场试验效果良好，以供类似矿井参考。 　　[关键词]小煤柱 沿空掘巷 综采工作面 大采高 　　中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0009-01 　　一、前言 　　枣泉煤矿全井田共划分六个分区，各分区内按煤层赋存情况分煤组划分采区，每个煤组独立布置上下山，形成生产采区，按照由上及下、先近后远的顺序集中开采。随着开采范围和强度的增加，地应力随着采深的增加大幅增加，给工作面的开采布置和巷道支护均带来巨大压力。枣泉煤矿采煤工作面的布置一直采用三巷布置，较大的煤柱护巷的方式，即工作面的机巷与辅助巷之间留有35～40m护巷煤柱。根据近几年的生产情况，随着采深的增加，这种留宽煤柱护巷布置方式缺点明显：一是浪费大量的煤炭资源，二是由于下一工作面风巷布置在应力升高区，巷道要经受上一工作面回采动压及下一工作面回采超前压力影响，巷道顶板下沉、底鼓量大，两帮收缩严重，断面收缩率大，巷修工程量大（一般需要经过3～5次的维修），三是维修条件困难，危险性大，并严重影响工作面的正常推进。 　　为了解决工作面三巷布置宽煤柱护巷的不适用性，我矿积极探索、试验适应枣泉煤矿应力分布规律的煤柱尺寸，总结出了大采高工作面侧向支撑压力的分布规律，探索了大埋深、高地应力条件下工作采后动压对40m、20m、10m煤柱的影响，留不同煤柱尺寸护巷，虽然有不同的应力显现和效果，但是巷道变形均十分严重，仍不能够满足人员安全、通风安全及矿井安全生产的需要。 　　二、工程概况 　　140201综采工作面为枣泉煤矿二煤层14采区第一个工作面，工作面以北为14采区回风下山，东侧为140201综采工作面辅助运输巷，南侧为13、14采区DF50断层、西侧为130201大采高综采工作面老空区。140201综采工作面标高+891.679m～+969.177m，埋深430m～518m。工作面设计走向长度893m，倾斜长度160m，煤层平均厚度8.0m，倾角4°～5°，正常回采时的采高为5.6±0.1m，采用走向长壁综合机械化采煤法开采，采空区采用全部垮落法管理顶板。 　　二煤顶板以厚5.32～10.9m的炭质泥岩为主，次之为砂质泥岩，局部为粉砂岩。砂质泥岩抗压强度为196～289kg/cm2；粉砂岩抗压强度为380～399kg/cm2。二煤底板以厚3m左右的粉砂岩、砂质泥岩为主，泥岩次之。煤尘爆炸指数为34.66%，有煤尘爆炸危险。煤的自燃倾向性一级，属于容易自燃煤层。 　　3、小煤柱沿空掘巷布置方式研究 　　3.1 大采高综采工作面煤柱应力分布规律 　　根据枣泉煤矿大采高工作面煤柱应力分布现场实测结果，结合枣泉煤矿二煤赋存特点、煤岩体物理力学性质和强度指标测试结果综合分析研究，得出大采高综采工作面煤层沿倾斜支承压力显现特征有以下几点： 　　（1）工作面超前支承压力对煤柱的影响范围为25～45m左右。在工作面超前支承压力影响前，各测点处煤柱应力均有小幅近似线性增长，但增长幅度很小。 　　（2）煤柱0～9m和15～23m范围受采动影响剧烈，煤柱应力增加明显。且高应力的范围有向外扩展的趋势。 　　（3）煤柱9～15m范围在采动影响前后应力增长幅度相对较小，属于巷道布置的有利位置。 　　因此，最终确定140201工作面回风巷距130201工作面回风巷水平中心距为14.7m，两巷之间净煤柱为10m，回风巷巷道沿二煤层底板掘进。 　　3.2 沿空掘巷巷道布置方式及支护参数 　　140201综采工作面回风巷设计为矩形断面，掘进断面：宽×高=4700×3950mm，净断面：净宽×净高=4600×3800mm，巷道采用锚网+钢带+锚索支护。巷道顶部采用22#-M24-2500BHRB500号高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆配合规格为W280×5×4700-740-7型W钢带使用，锚杆间、排距740×900mm。巷道帮部采用20#-M22-2000BHRB335号高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间、排距900×900mm。顶部挂φ6.5mm圆钢焊接的钢筋网，帮部挂菱形金属网，网孔尺寸为40×40mm。顶部布置长度为3700mm的三孔锚索绗架，锚索间距为1600mm，排距为1800mm，锚索采用φ21.98mm×8300mm的预应力钢绞线锚索。 　　3.3 沿空掘巷时间控制 　　沿空巷道必须在采空区顶板岩石活动稳定后开始掘进，否则巷道会受移动支承压力的剧烈影响。因此，掌握