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大采高工作面收尾回撤通道注漿加固研究

2020-10-14 07:31:00王宗貴
煤礦現(xiàn)代化 2020年6期
關(guān)鍵詞:幫部收尾煤體

王宗貴

(山西焦煤西山煤電晉興能源有限公司斜溝煤礦,山西 呂梁033000)

關(guān)鍵字:回撤通道;巷道支護(hù);變形量;注漿加固;圍巖控制

1 概況

斜溝煤礦作為山西焦煤一個(gè)千萬噸級(jí)的大型礦井,采掘銜接問題是制約礦井能否完成設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的重要因素。結(jié)合礦井近年來生產(chǎn)銜接安拆表發(fā)現(xiàn),工作面收尾回撤進(jìn)度是影響采掘銜接工作緊張的一項(xiàng)重要課題。斜溝煤礦目前主要采用了預(yù)掘回撤通道收尾回撤工藝,提高了工作面搬家回撤效率,縮短了收尾時(shí)間,但預(yù)掘回撤通道受工作面綜采工作面末采強(qiáng)動(dòng)壓影響,巷道礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈,主要表現(xiàn)為頂?shù)装逑鲁?、兩幫鼓幫、滾幫嚴(yán)重,嚴(yán)重影響著工作面收尾回撤工作,制約采掘銜接工作安排?;诖耍睖厦旱V在18205大采高工作面收尾期間對(duì)預(yù)掘回撤通道進(jìn)行注漿加固工況實(shí)驗(yàn),本文整理和分析注漿工藝設(shè)計(jì)以及收尾期間的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,為今后預(yù)掘回撤通道巷道支護(hù)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。

2 回撤通道注漿加固設(shè)計(jì)研究

2.1 注漿加固設(shè)計(jì)

18205工作面位于8#煤層12采區(qū),工作面傾斜長(zhǎng)度平距263.7m(幫到幫),斜距267m(幫到幫),可采走向長(zhǎng)度2840m,工作面煤層厚度平均4.7m,煤層傾角平均9.4°,18205工作面回撤通道前期已施工完成。

大采高工作面末采期間強(qiáng)動(dòng)壓影響下對(duì)預(yù)掘回撤圍巖穩(wěn)定性有較強(qiáng)影響,為此斜溝煤礦引進(jìn)新型垛式支架支護(hù)頂板如圖1示意圖所示。同時(shí)為有效解決預(yù)掘回撤通道內(nèi)工作面幫鼓幫、滾幫嚴(yán)重,既不利于巷道頂板穩(wěn)定性,滾幫嚴(yán)重又導(dǎo)致大量煤體垮落掩埋回撤通道,因此采用對(duì)預(yù)掘回撤通道工作面幫中上部(從距底板1.5m往上至巷道頂板),進(jìn)行注漿加固的方案詳見圖2。注漿孔角度45°,眼深5m,注漿孔間距根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(1)得到:

圖1 預(yù)掘回撤通道收尾貫通示意圖

式中:γ為煤體的容重,kg/m3;h為埋深,m;δc為煤巖體平均抗壓強(qiáng)度,MPa;h為巷高,m。由式(1)可以得出注漿有效半徑為1.59m。

圖2 預(yù)掘回撤通道注漿孔布置圖

2.2 注漿前后數(shù)值模擬

圖3 數(shù)值模擬分析可以得出:回撤通道內(nèi)回采幫注漿加固加強(qiáng)支護(hù)后,注漿側(cè)幫部的應(yīng)力峰值出現(xiàn)明顯的減弱,較注漿前降低了32%。注漿后幫部煤體黏結(jié)成一個(gè)整體,高應(yīng)力集中區(qū)向煤巖體深部傳遞,注漿加固方案效果顯著。

圖3 注漿前后巷道應(yīng)力云圖

3 工況現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)施工方案

基于斜溝煤礦以往收尾期間回撤通道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律發(fā)現(xiàn):末采期間回采動(dòng)壓對(duì)回撤通道圍巖穩(wěn)定性影響主要在最后50m回采范圍內(nèi)。因此,注漿過早,巷道圍巖較為完整注漿效果不明顯,但注漿滯后,會(huì)導(dǎo)致注漿消耗量過大造成不必要的浪費(fèi),這主要因?yàn)橄锏阑夭蓭褪芑夭蓮?qiáng)動(dòng)壓擾動(dòng),圍巖逐步趨于破碎垮落狀態(tài),會(huì)消耗大量注漿液。為此,18205工作面末采收尾期間,當(dāng)回采至距回撤通道(工作面幫)50m時(shí),開始對(duì)回撤通道進(jìn)行注漿。注漿眼距底板1.5m,角度45°,眼深5m,間距1.6m。

1)回撤通道兩端口向采空區(qū)方向20m范圍、向保護(hù)煤柱方向10m范圍進(jìn)行注漿;

2)回撤通道內(nèi)工作面幫整體進(jìn)行注漿;

3)對(duì)回撤通道內(nèi)工作面幫整體進(jìn)行掛網(wǎng),網(wǎng)應(yīng)封閉幫部煤體,鋪網(wǎng)搭接長(zhǎng)度不低于100m m。

3.2 注漿效果分析

采用多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)回撤通道回采幫注漿后受采動(dòng)影響下圍巖變形隨時(shí)間變化情況。圖4為多點(diǎn)位移測(cè)量?jī)x見。

圖4 多點(diǎn)位移測(cè)量?jī)x

圖5 兩幫位移變化曲線圖

由圖5可知:

1)工作面回采至24m時(shí)注漿側(cè)回采幫變形量開始出現(xiàn)變化,在回采至距回撤通道9.2m時(shí)注漿側(cè)回采幫變形量開始突增。

2)8.8~4m時(shí)回撤通道內(nèi)垛式支架安全閥大部分開啟泄液,支架工作阻力增至44.2~45.8MPa,回撤通道注漿側(cè)回采幫中上部(距底板1.5m往上至巷道頂板),幫部移近量較小,幫部完整。

回撤通道工作面幫中下部(從底往上0.8m~1.5m范圍內(nèi))出現(xiàn)了200mm~500mm范圍的滾幫,這主要是由于回撤通道工作面幫從距底板1.5m高范圍內(nèi)幫部沒有注漿,該段幫部松動(dòng)圈范圍內(nèi)的煤體在受到高應(yīng)力擠壓時(shí),就容易發(fā)生滾幫現(xiàn)象,煤體內(nèi)部高應(yīng)力得到了釋放。

3)工作面回采至回撤通道前方4m~0m時(shí),工作面幫部煤壁向回采工作面?zhèn)戎鸩娇迓洹?/p>

4 結(jié) 論

1)18205工作面回撤通道工作面幫距底板1.5m往上至巷道頂板采用注漿工藝,該段幫部整體支護(hù)效果完整穩(wěn)定直至末采貫通,注漿加固方案效果顯著。

2)現(xiàn)場(chǎng)工況試驗(yàn)表明,回撤通道幫部注漿技術(shù)參數(shù):眼深、布置方式、間距合理有效。

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