12511轨道顺槽密集钻孔卸压护巷技术应用_姜泽

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2023年第1期江西煤炭科技·25·12511轨道顺槽密集钻孔卸压护巷技术应用姜泽（山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿，山西太原030000）摘要：为避免回采12511工作面时，12511低抽巷和12513轨道巷发生破坏，采用“补强锚索支护+密集钻孔”弱化顶板技术措施，即以12511低抽巷19#高程点为分界点，分段提出12511低抽巷补强支护和12511轨道巷密集钻孔技术，并对密集钻孔进行单轴抗压原位测试，发现卸压钻孔围岩单轴抗压强度降低较为明显，最大降幅为7.5MPa，平均下降3.2MPa，表明密集钻孔切顶卸压可以很好地维护巷道围岩的稳定性。关键词：巷道支护；补强锚索；密集钻孔；切顶卸压中图分类号：TD322+.5+；TD353.6文献标识码：B文章编号：1006-2572（2023）01-0025-03ApplicationofIntensiveDrillingPressureReliefRoadwayProtectionTechnologyin12511TrackEntryJiangZe(DongquCollieryofShanxiCokingCoalGroupCo.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi030000)Abstract:Toavoidthedamageof12511lowlevelsuctionroadwayand12513trackroadwaywhenminingat12511workingface,thetechnicalmeasuresof"supplementsupportandintensivedrilling"areadoptedtoweakentheroof,thatis,takingNo.19elevationpointof12511lowlevelsuctionroadwayasthedividingpoint,thesupplementsupportof12511lowlevelsuctionroadwayandtheintensivedrillingtechnologyof12511trackroadwayareproposedinsections,andtheuniaxialcompressiveoftheintensivedrillingistestedinsitu,whichshowsthattheuniaxialcompressivestrengthofthesurroundingrockofthepressurereliefdrillingissignificantlyreduced,themaximumreductionis7.5MPa,andtheaveragereductionis3.2MPa,andprovesthatthestabilityofsurroundingrockofroadwaycanbewellmaintainedbytheroofcuttingpressurereliefwithintensivedrilling.Keywords:roadwaysupport;supplementsupportanchor;intensivedrilling;roofcuttingpressurerelief［2］坚硬顶板的煤层在工作面回采过程中会出现裂区。第三是当形成破裂区时，同时也扩大了塑悬顶时间长、巷道应力集中程度高等现象，容易造性区范围，并产生人造结构弱面，造成硬岩层侧向［1］［8-9］成巷道和支护体失稳破坏。因此，需采取一定的悬臂在相应位置断裂，实现切顶卸压。［2］弱化顶板技术改变工作面回采后的顶板岩层破1工程概况断结构特征，优化工作面回采引起的侧向支承压力和底板支承压力分布规律。煤矿常用的弱化顶12511工作面位于东曲煤矿五采区东翼，北板技术主要有水力压裂切顶卸压、深孔爆破切顶西、北东分别是已开采完的12509工作面和保护［3］卸压以及密集钻孔卸压等技术，其中爆破切顶与煤柱，南东为12513备采工作面。12511工作面开［4］#水力压裂切顶技术工艺相对复杂，而密集钻孔弱采2煤层，埋深146～469m，煤层厚度1.1～［5］化切顶技术安全性高、成本低，且适应性强，还可1.95m，平均厚度1.6m，煤层结构简单，倾角提高巷道开采效率。1°～8°，平均4°，属于全区比较稳定的可开采［6］煤层。在12511工作面底板布置12511低位瓦斯密集钻孔弱化切顶技术基于松动圈机理。理论上认为，与巷道类似，钻孔形成后，其附近岩层抽采巷，位于12511和12513工作面保护煤柱间###从原三轴应力转为双轴或单轴应力状态，即钻孔的4煤层内（2与4煤层间距约为3～6m），与周围形成卸压圈，从而降低了钻孔围岩强度。因12511轨道顺槽平行布置。在瓦斯抽采巷中，按设此，密集钻孔弱化切顶技术有以下三个过程：第一计布置钻场、钻孔，实施12511、12513工作面预抽是钻孔施工中，降低钻孔四周岩层强度，使其首本煤层瓦斯措施，以减少或杜绝12511和12513［7］工作面回采时的瓦斯超限，如图1所示。以12511先由弹性转为塑性状态。第二是当孔壁附近的##塑性区岩层达到极限变形量时，内圈岩层产生破低抽巷19高程点为分界点，19高程点往后，巷道

1·26·江西煤炭科技2023年第1期#空间关系如图1中的A-A剖面所示；19高程点应超前12511工作面50～100m施工。往前，巷道空间关系B-B剖面如图1所示。2.112511低抽巷补强支护措施12511低位瓦斯抽采巷设计工程量2200m，矩形断面净宽、净高为4.5m、3.5m，净断面215.75m。为满足12511低抽巷稳定性要求，同时考虑##补强支护成本，根据2煤层与4煤层间距的变#化，以12511低抽巷19高程点为分界点，分段提出12511低抽巷补强支护方案。#（1）19高程点往后补强锚索：沿12511工作面推进方向，12511#低抽巷19高程点往后区域，在原支护方案中2排（a）巷道布置平面锚杆之间补打3根规格为φ21.6mm×L6000mm钢绞线锚索，锚索间排距为1000mm×2000mm。锚索托盘：选用规格为300mm×300mm×16mm的锚索托盘。钢带：规格为2500mm×300mm×5mm的W型钢带。树脂锚固剂：每棵锚索选取MSCK2360型3支。锚索预紧力：每棵施加预紧力不小于200kN。#19高程点往后补强锚索如图2所示。（b）巷道垂直布置图1巷道空间关系2补强支护方案及设计参数##由于2煤层与4煤层间距小，12511低抽巷将会受到12511和12513工作面回采引起的2次重复采动影响。同时12513轨道巷已经掘进完成，也将受到12511和12513工作面回采造成的侧向支承压力影响。为避免12511工作面回采作业破图219#高程点往后补强锚索坏12511低抽巷、12513轨道巷的正常使用，采用（2）19#高程点往前“补强锚索支护+密集钻孔”弱化顶板技术措施，补强锚索：沿12511工作面推进方向，12511即12511低抽巷采用补强锚索支护措施，12511轨低抽巷19#高程点往前区域，在原支护方案的两根道巷采用密集钻孔措施。锚索之间补打1根规格为φ21.6mm×L6000mm12511低抽巷补强支护措施时空要求，12511钢绞线锚索。低抽巷补强支护应在12511轨道顺槽密集钻孔施锚索托盘：选用规格为300mm×300mm×工前完成，且超前密集钻孔施工位置50m，同时16mm的锚索托盘。应超前12511工作面100～150m。树脂锚固剂、锚索预紧力：设计参数与19#高12511轨道巷密集钻孔的时空要求，密集钻孔程点往后补强锚索相同，如图3所示。

22023年第1期江西煤炭科技·27·#（a）强度实测图319高程点往前补强锚索2.212511轨道巷顺槽密集钻孔##根据2煤与4煤的层间距变化，以12511低#抽巷19高程点为分界点，针对12511轨道巷，分段设计密集钻孔技术参数，如表1、图4所示。表112511轨道顺槽密集钻孔具体参数19#高程点往前19#高程点往后钻孔深度/m8.08.0垂直顶板，允许偏差垂直顶板，允许偏钻孔角度±5°差±5°钻孔直径/mm11342钻孔间距/mm500300（b）强度损伤贴近煤壁帮，与煤壁帮贴近煤壁帮，与煤壁图5单轴抗压强度变化曲线钻孔位置最大间距0.5m帮最大间距0.5m分析图5可知，卸压钻孔单轴抗拉强度下降尤为显著，最大下降值和平均下降值分别是7.5MPa和3.2MPa，进行卸压钻孔后，其围岩应力状态产生显著变化，钻孔附近岩层转变为双轴或单轴应力状态，强度下降显著。4结论#1）以12511低抽巷19高程点为分界点，分段提出12511低抽巷补强支护和12511轨道巷密集图412511轨道顺槽密集钻孔布置钻孔技术，并对密集钻孔进行单轴抗压原位测试，发现卸压钻孔围岩单轴抗压强度降低较为明显，3应用效果与分析最大下降值为7.5MPa，平均下降值为3.2MPa。采用单轴抗压原位测试分析顶板力学性能的根据岩体力学，卸压钻孔施工后，卸压钻孔围岩应损伤程度，结合RBUST-30型钻孔强度仪，现场验力状态发生明显变化，钻孔附近岩层转变为双轴证12511工作面密集钻孔弱化顶板措施的效果。或单轴应力状态，强度下降显著。选取两卸压钻孔（施工时间2021年3月5日），分2）密集钻孔切顶卸压技术可避免12511工作别在2021年3月7日、11日进行测试，对从距煤面回采过程中12511低抽巷和12513轨道巷发生壁帮0.5m的位置开始监测，间隔0.5m，结果如破坏，保证工作面的安全高效回采，可以很好地维图5所示。护巷道围岩的稳定性，且适应性强，安全经济。（下转30页）

3·30·江西煤炭科技2023年第1期索喷联合支护，巷道锚杆间排距为800mm×在三采区集中运输巷内每隔50m安装1个1000mm，锚索间排距为1600mm×2000mm顶板离层仪和2个锚杆锚索压力表，每隔100m（拱形断面锚索间排距为1600mm×2000mm）。设置一个巷道移近量观测点；巷道起点及交叉处、3.2过高冒区支护断层及围岩破碎带、应力集中带及硐室增设顶板过高冒区时采用拱形断面，支护形式为锚网离层仪和锚杆锚索压力表。从观测值分析来看，刷索加套U25型钢拱架，拱形巷道U25型拱架排距大断面后顶底板各观测点移近量均小于15mm，为1000mm，拱架后部固定钢筋网的锚杆布置在两帮移近量均小于5mm，采取的各项措施取得很两拱架之间，锚杆间排距为1500mm×1000mm，好的支护效果，单进水平也得到了很大的提高。拱架必须使用水泥背板背牢背实。在施工过程中，5结语若遇到过原巷道高冒区时，为保证施工安全和顶板管理的要求，对该段巷道冒高处先进行喷浆、打旧巷道刷大断面成巷与新掘巷道相比，减少锚索、挂钢筋网，最后施工人工假顶进行维护。支了巷道掘进过程中的探放水工作量，大大提高了护形式采用锚杆（索）网喷射砼U型拱架联合支单进水平；同时对施工前方的地质构造、小煤窑空护，锚杆采用φ20mm×2200mm的左旋螺纹巷等提前准确掌握，能及时采取措施，保证了施工钢，每根锚杆使用2卷树脂锚固剂，1卷MSCK2360的安全。这种巷道扩修施工方案对整合煤矿合理（先放），1卷MSK2380（后放）。锚索采用φ17.8mm开采煤炭资源，实现安全、高效、经济回采很有现×6300mm的钢绞线，每根锚索使用3卷树脂锚实意义。固剂，1卷MSCK2360（先放），2卷MSK2380（后放）；钢筋网采用φ6mm钢筋网，其网格为90mm参考文献：×90mm；金属网采用搭接的方法，搭接宽度［1］闫非.张成［M］.煤矿安全生产标准化管理体系基本要90mm求及评分办法（试行），2020.；网片用锚杆固定，网片与网片之间每隔#［2］杨艳军.不同护巷煤柱宽度采空侧巷道支承应力分布200mm用14铁丝双股三匝，绑扎牢固。初喷厚规律［J］.徐州：能源技术与管理，2018，43（5）：65-67.度为30～50mm厚，假顶做完后统一进行复喷，［3］李建忠.10-201回风顺槽软弱夹层顶板及围岩控制技喷浆厚度为100mm。U型拱架净宽×净高=术［J］.江西煤炭科技，2022（1）：102-104，108.4600mm×4200mm，排距为1000mm，拱架［4］荆琪，贾超.数值模拟在巷道支护优化设计中的应用之间同时采用硬连接杆固定；最后在拱架顶部密［J］.江西煤炭科技，2021（4）：90-92，95.排水泥背板做人工假顶，假顶上覆盖不小于500mm厚的矸石，缓解高冒区顶板突然垮落对假顶的冲作者简介：孟宪帅（1975—），男，河北南宫人，本科学历，击力，冒高区全部过后，最后进行喷浆封闭。地质工程师，现从事煤矿生产技术管理工作。4应用效果收稿日期：2022-05-09编辑：李永华■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■（上接27页）［6］陈上元，赵菲，王洪建，等.深部切顶沿空成巷关键参参考文献：数研究及工程应用［J］.武汉：岩土力学，2019，40（1）：［1］吴灿华.坚硬顶板无煤柱开采支护及工艺研究与应用339-349．［J］.江西煤炭科技，2021（3）：72-75.［7］杨竹军.厚煤层区段小煤柱切顶护巷研究及应用［J］.［2］马斌文，邓志刚，赵善坤，等.钻孔卸压防治冲击地压北京：煤炭工程，2019，51（5）：82-86．机理及影响因素分析［J］.北京：煤炭科学技术，2020，［8］王正洋.切顶卸压成巷无煤柱开采技术研究［J］.徐州：48（5）：35-40．煤炭科技，2019，40（5）：35-38.［3］郭振波.水力压裂切顶卸压技术在干河煤矿的应用［9］赵华亮.店坪煤矿切顶卸压无煤柱护巷技术应用［J］.［J］.江西煤炭科技，2021（1）：66-73.江西煤炭科技，2021（2）：15-20．［4］陈国华.综采工作面坚硬顶板预裂爆破切顶卸压技术作者简介：姜泽（1990—），男，河北石家庄人，2013年毕研究［J］.山西能源学院学报，2020，33（5）：4-5，8.业于山西大同大学采矿工程专业，工程师，研究方向：采煤［5］侯公羽，胡涛，李子祥，等.切顶高度对巷旁支护沿空工程。留巷稳定性的影响［J］.徐州：采矿与安全工程学报，2019，36（5）：924-931.收稿日期：2022-04-27编辑：廖文德