大采高大角度仰斜开采围岩控制技术研究与实践

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1、大采高大角度仰斜开采围岩控制技术研究与实践许广山西煤炭进出口集团煤业公司晋东南分公司摘要：为解决3210大采高工作面松软厚煤层大角度仰采期间顶板控制问题，应用围岩结构观测、理论分析等方法对上覆岩层垮落破坏位移规律和特征进行分析预测，为3210仰采开采提供有效技术支撑。工程采用注浆加固材料对煤体进行加固，严格执行“降高、控顶、防片、抬底”的顶板控制措施，保证了工作面的安全开采，对类似地质条件下的大采高工作面大角度仰斜开采具有一定的参考价值。关键词：大采高;大角度;仰斜开采;顶板稳定性;注浆加I占I;作者简介：许广（1981-），男，工程师，工学

2、硕士，主要研究方向为矿井安全开采和灾害防治技术。收稿日期:2017-06-19Received：2017-06-190引言近年来，随着综合机械化水平的提高，越来越多的矿井采用大采高一次采全高开采技术。该技术已成为目前厚煤层高产、高效以及安全开采的发展方向。人釆高开采技术面临的主要问题是煤壁片帮和端面漏冒，尤其是当工作面遇到大角度仰斜开采时，问题更加突出。通常情况下，综采工作面采用仰斜开采的基本条件是推进坡度在12°以下，本文在借鉴前人研究成果的基础上，结合霍尔辛赫煤矿3210T作面最大仰斜角度近17。开采条件下的工程实践，对大采高工作面大角度

3、仰斜开采围岩控制技术进行研究[1-3]o1工程背景山煤集团霍尔辛赫煤矿位于山西省长子县东部，核定生产能力4.0Mt/ao井田南北长约10.7^13.8km,东西宽约5.8km,主釆二叠系山西组3煤层，井田共布置7个盘区。3210工作面标高+480~440m,地面标高+916〜+918in,平均埋深460m,工作面斜长223.5m,走向长度620m,工作面煤厚平均5.6m,采煤工艺为大采高一次采全高综采工艺。该工作面位于一背斜构造中，3210工作面两顺槽剖而图如图1所示。(a)运输顺槽(b)回风顺槽图13210工作面两顺槽走向剖面下载原图由图1

4、(a)可以看出，回采过程中会先经历一段仰采，最大仰采角度16°,长度56m,仰角超过11°的距离为106m;俯采最大角度9。。大角度仰采会对工作面正常回采造成重要影响，因此大角度仰采段的围岩控制是3210工作面回采面临的主要问题。2顶板岩层分布及结构观测为了对顶板一定范围内的岩层分布情况做直观、详细的了解，采用全景电子钻孔窥视仪在3210工作面切眼进行了顶板钻孔观测，打孔深度8m,基本包括全部伪顶和直接顶。通过切眼两测站顶板钻孔观测结果，结合收集到的相关地质资料综合分析得出，顶板以上0、0.45m范围为煤或炭质泥岩，破碎;0.45〜1.35m

5、为泥岩，层理较发育，存在离层裂隙；1.35^2.2m为泥岩，特别破碎;2・2〜3・6m为泥岩，在3.5m处存在煤线;3.6飞・3m岩层较完整;6.4飞.9m处存在大量层理，完整性较差；6.O.0m为细砂岩，顶板完整性好。从窥视结果可以看出，顶板以上3.6m以内(含伪顶和直接顶)比较破碎，裂隙发育，顶板部分地方存在破碎带，仰采期间需特别加强顶板控制。3仰斜开采顶板垮落特征和运移规律倾斜长壁开采由丁煤岩层受层向分力的影响，其顶板垮落特征和运移规律将不同于一般回采工作面，研究仰采工作面顶板运移规律和特征，对于指导3210大采高工作面煤壁和端面的稳定

6、性控制有重要指导意义。3.1基本顶断裂运动对围岩稳定性的影响初次来压基本顶断裂后的绞拱结构如图2所示。图2初次来压基本顶断裂后的较拱结构下载原图由于断裂后的岩体块段形成不对称的拱结构，当狡拱处于极限平衡时，由于LXL.,相比于正常回采和俯采，仰采工作面基木顶破断回转不容易实现平衡。因此矿压显现程度仰采更强烈，顶板下沉量和顶板来压仰采大于正常冋采和俯采。基本顶岩层断裂后产生回转运动，回转幅度的大小直接影响到直接顶的稳定性。回采工作面上方的直接顶岩层随基本顶运动而运动，在来压期间，这种影响达到了最大。初次来压时，由于基本顶断裂后块段长度的不同，和

7、对回转幅度仰采大于正常回采和俯采，对直接顶稳定性的影响同样是仰采大于正常回采和俯采。因此，仰斜开采比正常开采和俯采更难控制顶板。仰斜开采周期来压时导致基本顶滑移情况如图3所示。图3中，A点和B点沿铅垂方向滑落到A，和W点，在工作面支护阻力作用下，断裂块段绕W产牛回转，直至C'点沉落到冒落的歼石上为止。在这一运动过程中，断裂块段在瞬间滑落屮实际向后滑移了AS距离，直接顶岩层在随基本顶这一运动过程屮将产生众多纵向裂隙，并使原来的裂隙进一步扩大，从而使稳定性进一步降低。由于基本顶的向后滑移会使支架向后扭斜，端面距加大，在架前形成漏冒顶，这对顶板管理

8、是极为不利的。仰斜开采的周期来压步距要小于正常开采的周期来压步距。图3仰斜开采基本顶滑移下载原图3.2支承压力对围岩稳定性的影响仰斜开釆，由于推进方向的不同而引起支