趙浩++朱傳鵬
摘 要:“三軟”煤層指煤礦開采中遇到的軟的頂板巖層、軟的主采煤層和軟的煤層底板巖層,一般情況下,具有三軟特征的煤礦煤層和頂底板均為軟弱巖層。煤層裂隙發育,構造復雜。本文主要介紹如何控制三軟煤層掘進過程中掉頂、幫鼓情況,確保了安全生產。
關鍵詞:“三軟”煤層;軟弱巖層;掘進
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.068
1 概況
陳蠻莊煤礦是肥成礦業集團的骨干礦井,設計生產能力90萬噸/年,其3204軌道順槽掘進工作面是3200采區回采巷道,屬三軟煤層,巷道壓力大、掘進工作面頂板破碎,直接頂有 0.5m泥巖,以上至穩定巖層為粉砂巖。巷道掘進過程容易發生掉頂情況,后期巷道變形嚴重,幫鼓現象明顯。
2 問題及分析
2.1 地質條件方面
(1)“三軟”煤層容易導致支護系統抵抗彈性變形的能力降低,當支護系統周圍煤層的壓力達到支護系統的強度極限時,將導致頂板彎曲下沉,造成煤層上覆頂板破碎,使掘進難度加大。
(2)三軟煤層揭露后極易風化,易造成巷道的煤壁風化脫落,使部分錨桿失效,導致片幫、掉頂,影響支護效果。
2.2 施工質量管理方面
在3204軌道順槽掘進過程中由于生產施工不到位,造成質量原因導致支護體受到擾動、破壞,影響安全的因素如下:
(1)在掘進施工過程中沒有嚴格按照設計圖紙施工,炮眼位置不規范,周邊眼沒有緊貼巖面且沒有垂直于掘進面,導致巷道成形比較差,巷道尺寸不符合設計規范,超寬、欠寬情況明顯,導致煤壁應力集中使巷道變形、破壞。
(2)支護過程中由于巷道高度等因素制約導致錨桿、錨索打設角度不合適,且個別錨桿預緊力不足,導致支護系統的支撐力不足,使圍巖脫落,導致煤壁應力集中,錨桿失效,進而導致巷道變形、破壞。
(3)該礦3204軌道順槽頂板較破碎,且支護時頂板使用的錨網為直徑6mm、網格100×100mm的冷拔鋼筋網,頂板破碎巖體易從網格中掉落,從而導致部分高強錨桿失效,達不到設計要求的錨固力,從而巷道變形、破壞。
3 對策與實施
(1)巷道掘進過程中要嚴格按中腰線施工,打眼時要按巷道中線確定巷道斷面,由于陳蠻莊煤礦煤質松軟易碎,周邊眼布置時要設計巷道斷面邊界留出一些距離,并要控制好裝藥量,避免出現溜幫情況,導致巷道成型較差,支護時要檢測巷道是否存在欠挖情況,保證巷道成型,做到巷道成形圓滑、規則、平整。
(2)支護過程中要控制好錨桿、錨索的打設角度,保證打設錨桿錨索垂直巷道頂底板,支護強度符合設計規范,并在錨桿上加設預應力螺帽,保證每根錨桿的預應力。
(3)做好支護強度計算,選用錨桿時要按懸吊理論計算錨桿參數,并且設計出滿足支護需要的錨桿間、排距。
陳蠻莊煤礦3204軌道順槽掘進工作面設計寬度B荒=4300mm,冒落拱高度約為700mm,該礦3204軌道順槽掘進工作面均采用長度L=2400mm錨桿,正常條件下錨桿、錨索株排距均為800mm×800mm,滿足支護強度要求。滿足支護設計要求。
(4)頂板支護時敷設雙層網,里層采用柔性菱形鐵絲網,外層網采用直徑6mm的冷拔鋼筋網,網片須緊貼巖面,成型規整,防止頂板破碎巖塊掉落而導致的頂部錨桿失效,冷拔鋼筋網每隔300 mm聯結一次,“三花”聯結,保證牢固可靠。
(5)鉆孔松幫泄壓,滯后工作面5m,采用ZQS-140型氣動手持鉆機配合直徑85mm鉆桿在巷道幫部施工鉆孔眼距為5m,孔深15m。
(6)巷道頂板破碎較嚴重時,可根據巷道頂板的實際情況將錨桿間、排距縮短到600 mm×600 mm,如支護系統強度達不到支護設計的效果,可再使用打設錨索梁加強支護。 頂板破碎嚴重、遇斷層時,傳統支護方式支護強度達不到設計要求時,可采用頂板注漿配合架棚方式加強支護。
陳蠻莊煤礦通過加強質量管理,改變支護方式,并通過幫部松動卸壓,在3204軌道順槽掘進工作面掘進過程中有效緩解了巷道頂板掉頂、幫鼓情況,提高了勞動效率。
4 結論
在“三軟”煤層掘進過程中要根據地質條件要求支護時要達到相應的支護強度,并系統通過地加強質量管理,提高支護系統的支護質量,松動卸壓等舉措,做到有效控制巷道掘進過 程的掉頂、片幫的事故的發生,確保掘進安全,提高掘進的效率。
參考文獻:
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