2013年第38卷第1期
能源技术与管理
Vol 38 No.1
Energy Technology and Management
33
do:l0.39695isn1672-9943.2013.01.013
残釆高应力区域沿空掘巷形变规律与控制技术
髙银翔,越立柱,位玉红2
(1.徐州矿务集团生产技术部,江苏徐州221006;2.徐州矿务集团三河尖煤矿江苏徐州221613)
摘要]以三河尖煤矿东四采区孤岛煤柱内7439沿空运输巷掘进施工为例,通过对残采高
应力区域煤巷沿空掘进的形变规律与控制技术分析,掌握狐岛区城沿空煤巷的形
变规律,及时改变技术控制参数并进行卸压处理,对巷道成形控制起到重要作用。
[关键词】孤岛煤巷;沿空掘巷;形变规律;控制技术
[中图分类号]TD3225[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2013)0103303
概况
均厚度1.34m;老底为细砂岩,平均厚度9.5m,灰
白色,以石英为主,水平层理。
1.1工程概况
1.3煤体的整体性变化规律
三河尖煤矿7439工作面位于东四采区,该工
7439运输巷沿7419综放工作面采空区掘进
作面位于7419工作面(已回采)以南,东四轨道巷施工,煤体较松软且整体性不好,掘进过程中迎头
之上,南面有H=11m∠78°的F7断层。7439工作煤炮频繁,频率达3~5次/班,造成煤体出现
面揭露=1.4~2.3m∠75°断层,轨道巷揭露200~400m的片帮,片帮主要发生在远离采空
H=2.4m∠60°断层,另轨道巷靠近F7断层,掘进区的一侧。掘进过程中,揭露煤层整体性表现为:
过程中可能有小构造发育。切眼靠近H=6.6∠75°一段范围内煤质松软,极易出现片帮;一段煤质渐
的断层,如图1所示。7439运输巷巷道进入7419变硬,此时迎头偶有煤炮出现,同时造成煤体不同
工作面采空区的沿空段约238m,巷道与7419综程度上的片帮。以上这种煤体的规律性变化给正
放工作面采空区之间的煤柱留设宽度为5m。规化的生产组织和安全生产带来不利影响。
7439运输巷掘进受7419工作面采空区的影响,
局部地段巷道变形较大煤体破碎、锚杆及锚索失2巷道围岩破坏机理分析
效,部分锚索锚固力松弛,个别锚杄和锚索被高应
7439运输巷靠近7419工作面采空区,本身
力压断,造成顶煤离层坠网兜。
受沿空影响。7419工作面回采过程中,工作面煤
体一直处于应力应变状森,媒体的完整性受到做
坏,如图2所示。回采结束后,采空区上方未垮落
Ⅲ7419作面
采
的基本顶由于弯曲下沉积聚很大的弹性势能,老
线
?顶上覆岩弯曲下沉带强大的弹性势能,所产生的
7439运输巷
高应力叠加在采空区边沿煤体上,沿空掘进巷道
7439工作面
H=1.4-2.3m∠750
打破了采空区边沿的受力平衡,应力重新分布集
H=2.4m∠60°
中,局部应力超过煤体强度而发生破坏,远离采空
7439轨道巷
6
区的一帮处在支撑应力的峰值位置,因而极易出
现应力释放而导致片帮。
图17439工作面平面布置图
1.2巷道围岩特征
弯曲下沉带
7煤煤厚5.1-55m,平均厚度53m,煤层以
坚硬煤为主,水平层理,内生裂隙发育。煤层直接
昇輩749作師老空
煤层
顶为粉砂岩,平均厚度为3.4m,回采过程中随采
随落;老顶为粉细互层,平均厚度20.6m,来压步
7439运输巷
距15~25m。直接底为粉砂岩,黑色致密块状,平
图27439运输巷围岩应力作用示意图
2013年2月
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高银翔,等残采高应力区域沿空掘巷形变规律与控制技术
Feb.,2013
3巷道变形技术控制
巷道帮部布置间距一般为5~15m,监测范围迎
头60m以内
3.1优选爆破参数
3.4.3电磁辐射监测
(1)动压明显区段。炮眼深度不超过1.0m
采用KBD5型电磁辐射监测仪对采掘面内冲
循环进尺0.8m,周边眼距离巷道轮廓线一般控制击危险区域进行多点动态跟踪监测,每个测点监测
在350~400mm,周边眼眼距控制在300mn左时间2min,有效监测范围为7~22m。具有神击
右,全断面炮眼装药量控制在0.0725~0.15kg孔。危险的采煤工作面在上下顺槽超前工作面100m
(2)较稳定区段。循环进尺1.2~1.6m,周边范围内布置监测点,间距10m,定点观测,随工作
眼距离巷道的轮廓线一般控制在300~350mm,面的推进,固定点不变,不断向外增补测点。
周边眼眼距控制在300~350mm,装药量控制在3.4.4微震监测
0.15~3.0kg孔。
微震监测系统是通过实现对矿井包括冲击地
3.2控制巷道成型
压在内的矿震信号进行远距离实施动态、自动监
(1)顶部成形。煤层的水平层理较为明显,正测,给出矿震信号完全波形。通过研究分析,可准
常情况下放炮后,人工进行适当的找顶后即可达确计算出能量大于100J的震动及震动发生时
到设计断面的要求。当处于煤炮频繁动压明显的间、能量及空间三维坐标,确定出每次震动类型,
区段施工时,顶煤破碎,易于冒落,必须减少空顶判断出矿震发生源,对矿井危险程度进行评价円。
时间,并加大支护密度和强度,防止顶板漏冒和顶3.4.5大直径钻孔卸压
煤快速离层。
大直径钻孔卸压方案:迎头后方50m区域施
(2)帮部成形。巷道帮部成形采用爆破法很难工钴孔,卸压孔间距5m,钻孔距巷道底板1.2m,
达到光爆效果,可采取人工用手镐刷大,按巷道中平行煤层方向,垂直巷道煤壁,颀层打眼,钻孔单
线预留出150~200mm的帮部变形量。刷大时用排布置,钻孔深度15m,钻孔直径100~300mm,
手缟沿垂直煤层的层理方向进行扩刷,以防较大孔深应达到高应力区。
煤块的脱落,导致巷道尺寸超大。
3.46煤体卸压爆破
3.3加强初期的支护
掘进过程中,监测冲击危险较高时,可在迎头
沿空掘进初期,由于采空区压应力对掘进巷采取大直径深孔爆破方案。煤体大直径深孔爆破
道影响比较大,一般在刚沿空向里约50m范围为每组2个钻孔,沿掘进方向垂直于煤壁,距离底板
关键段。为减少巷道变形量,可以优化支护设计
m,孔深24m,孔径65mm或更大,间距2~3m
加强支护强度,如釆取缩小锚杆锚索的间排距、增采用煤矿许用炸药,单孔装药量9kg,导爆
加锚杆锚索长度、增加底角锚杄等。
索导爆,煤矿许用毫秒电雷管引爆,封泥长度不小
3.4矿压监测与应力释放
于6m。卸压爆破钻孔布置示意图如图3所示
3.4.1常规矿压观测
孔深
常规矿压观测是对生产现场矿压显现的宏观
迎
现象进行观测和记录,同时利用仪表观测采场围
两帮
大直径深孔
岩变形、顶底破坏、支架受载等,分析采场矿压显
现及岩层运动规律,为冲击地压的预测提供服务。
3.4.2钴屑法
图3大直径深孔卸压爆破钻孔布置示意图
采用
手持式煤电钻或风动钻机、42mm套
当工作面已采取过大直径钻孔卸压等措施,
节麻花钎子配42mm钻头打眼,孔深应达到应但在回采过程中震动依然频
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