孤岛工作面顺槽防冲耦合让压支护技术研究.pdf

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1、2012年第4期煤矿支护1石家庄中煤杯参评论文孤岛工作面顺槽防冲耦合让压支护技术研究陈东印谈力王亚杰[捷马(济宁)矿山支护设备制造有限公司山东济宁272000]摘要针对南屯煤矿具有强)中倾向的7323孤岛工作面顺槽的实际情况，采用数值计算的方法确定了顺槽易发生冲击地压的区域，并确定了危险的等级。根据此顺槽的特殊地质与采矿条件，设计了防冲耦合让压支护系统对此工作面顺槽进行了支护试验。试验巷道选用直径22mm的高强耦合让压锚杆(让压压力120～150kN)和直径17．8ram耦合让压“鸟窝”锚索(让压压力

2、210～250kN)，设计预应力分别为60kN和120kN。监测的试验巷道顶板最大下沉量62ram，两帮最大相对移近量206mm，工作面在回采过程中出现了应力集中现象，未发生冲击地压的灾害。试验表明，此防冲耦合让压支护系统适应此防冲支护的要求，实现了顺槽的成功支护。关键词孤岛工作面耦合让压冲击地压乌窝锚索色表示(即单工作面见方、双工作面见方、1概述断层危险区、煤柱危险区)。如图2所示。地层厚柱状屡岩石岩性描述1．1地质采矿条件层1：200号名称1．00～0．oo南屯煤矿七采区73E23工作面位于七0．

3、28，_．{3煤0上^黑色半亮型，煤质较好‘采区北部，工作面北邻73上25工作面采空_．●一二_区，东部为九采三分区南部回风巷，南部为●_●⋯浅扶色细砂岩，泥质胶结，较73上21(东)工作面采空区，西为73上213483～1．874细砂岩硬盎17．76t，岩石酱氏硬度4～5。工作面采空区。本工作面设计开采3上煤●层，该工作面范围内，3上煤层赋存稳定，系-●●煤层的厚度在1．50～6．0m之间，平均厚度6．27～1．10／灰色粉砂岩，禽少量植物叶部化山3．295粉砂岩石碎片5．38m。，岩石普氏硬度4～

4、5。526煤层结构简单，为黑色半亮型，7323工作面皮带顺槽荒宽为～4．884900mm，荒高为3500mm，采用圆弧拱断豫5．15_6煤3±块煤状条带结构。煤，层弱普玻氏璃硬光度泽f=，2夹～镜3。●。面，此区域地质柱状图如图1所示。组11．45～472灰白色细砂岩，块状，含植物8．137细砂岩化石，岩石普氏硬度4～5。1．2冲击地压危险性评价结论根据数值分析及对73上23工作面冲击、，深灰色粉砂岩，夹细砂岩薄膜，5．76～2．818粉砂岩其水平层理．裂隙较发育，岩地压危险性的多因素评价，对危险区域

5、位4．71石普氏硬度5～6。置、危险程度进行叠加。通过叠加分析，将这些危险区域划分为两类：一般危险区域2图173~23皮带顺槽地质柱状图个用浅色表示(即老顶初次来压及上部岩层上述的6个危险区按照开采顺序依次周期断裂危险区)；高度危险区域4个用深为：第一危险区(老顶初次来压危险区)，2煤矿支护2012年第4期锚杆和锚索的耦合：锚杆和锚索间的变形耦合也非常重要。从支护体本身来讲，锚杆和锚索具有如下区别：①延伸率：锚杆的延伸率远大于锚索的延伸率图273~23工作面动力灾吾危险区划分图②承载能力：锚杆的承载能

6、力离远小于当工作面推进到距切眼40～50m；第二危险锚索的承载能力区(单工作面见方危险区)，工作面推进到③支护范围：锚索长度一般来说大于锚距切眼9O～130m；第三危险区(双工作面杆长度。见方危险区)，工作面推进到距切眼200～如果在设计和使用过程中应用不当，这300m；第四危险区(上部岩层周期断裂区种差别会导致锚杆或锚索由于变形协调不好危险区)，工作面推过300m以后；第五危而破坏，尤其会出现锚索大量破断现象。险区(煤柱危险区)；第六危险区(断层危2．2防冲让压支护系统分析险区)。2．2．1防冲支护

7、系统设计的关键因素另外，该工作面为“不对称孤岛面”，根据73E23工作面的地质采矿条件，工作面两侧的覆岩结构不同，在73上21采顺槽在掘进和长壁工作面回采期间将经受较空区一侧，上覆岩层完全垮落，断裂岩层已大的应力和变形过程，同时，为冲击地压的经着矸，地表已经完全沉侔，因此在这一侧发生创造了客观条件]。顺槽支护设计时不煤柱上方的支撑压力较小；而另一侧的高位仅要考虑巷道围岩大变形的特性，同时要求坚硬岩层并未断裂，其仍横跨于两侧的实体锚杆支护系统必须具有防冲特性。煤上方，则其煤柱上方的支撑压力较大，且因此作

8、为防冲锚杆、锚索支护设计必须随着工作面开采，覆岩结构将发生变化，容考虑以下四个关键因素：易引起工作面的动力灾害。因此73上23工①锚杆、锚索支护系统的支护原理；作面皮带顺槽一侧冲击危险性更大。②巷道围岩应力与变形的关系；③支护系统工作特性与围岩应力、围岩2耦合支护理念及防冲让压系统分析变形关系的耦合；④防冲系统的灵敏度设计与参数选择。2．1耦合支护理念2．2．2防冲让压系统分析耦合支护包括锚杆系统和围岩耦合、锚冲击地压对支护系统产生强烈的冲击，索系统和围