采动影响下煤矿底板岩巷矿压控制技术分析

引言

最近几年来,国内外的专业人员在开展动压实验的过程中对内部的控制技术进行研究。在实际开采的过程中需要对包括应力环境、采动影响和巷道围岩受力等诸多内容进行全面地分析。多数人员都会对阔巷道应力状态、巷道支护方式和卸压手段进行研究。在不同样式的地质条件下,如果能够采用合适的方法和技术就能够获得好的效果。在分析时,需要结合实际工程案例对采动影响下存在的煤矿底板岩巷矿压进行分析。

1.巷道概况

某煤矿在开采的过程中主要沿着6#的煤矿进行掘进。该巷道位于4302回采工作面的下方,与4302回采的工作面在一起,并呈现内错布置的状态,整体埋深介于400-510m之间。4302回采工作面北边为4301工作面,南边为4303工作面。图1为整个巷道平面布置图。

在钻探的过程中,通过借助巷道附近的地质钻孔方式可以得知:6#煤顶煤炭的厚度介于2-3.6m之间,平均的抗压强度为78MPa.煤矿老顶处存在厚度为3.2m的砂质岩泥,平均的抗压强度为30MPa。老底处主要为2.0m的厚粉砂岩,平均的压强为52.2MPa。

从巷道顶板和底板的条件来看,巷道顶板内部主要为砂质泥岩,如果一遇到水之后就会出现软化和膨胀的现象,总体属于不稳定的底板[1]。因此,如果能够在开采的过程中有效地分析采动压力产生的影响,巷道底板以及两帮的抗压能力就会随之减少,容易诱发更多不良现象。

2.巷道初始支护技术

某采矿区岩石巷道的设计主要为一个矩形的断面。整个巷道的宽度为4m,净高度为2.6m,净断面的面积为11.3m2。

从支护的过程可以看出,在距离4302回采工作面大约300m的巷道支护的过程中,可以配合锚杆、圆钢钢带和喷浆支护的过程来一起完成支护的形式。在实际支护时,可以先将左螺旋纹钢锚杆更好地发挥作用,并将锚杆的支护控制在1000mm*1000mm左右。整个巷道在加工的过程中主要采用C20混凝土喷浆技术来进行喷浆,并将浆液的厚度控制在100mm。

3.矿压监测方案和要求

(1)矿压监测方案

在监测普通矿压的过程中,可以先分析不同矿压对回采工作面采色的影响,可以在第一时间就对巷道顶板的离层量、移近量和锚杆锚索技术来全面地进行监控。并在之后有效地控制监测范围和工作面之间的距离。注意将距离控制在500m左右。

在距离顶板离层一定距离时,主要可以采用专业的顶板离层指示仪进行监测。先可以在回采工作面正眼和下方安装第一组机械,之后再每隔50m安装一组。在顶板和底板的位置,可以每隔50m左右就设置一组监测点,注意配合MCS-400的锚杆测力计进行测量。在安装的过程中,可以每隔50m的巷道顶板处安装一个。注意让矿压监测方案都能够发挥实际的作用。

(2)监测要求

根据顶板离层监测的要求,可以在工作面推进距离小于50m的范围先每天观测一次。之后再在距离回采工作面推进位置超过50m的位置处观测一次。在巷道表面和锚索载荷自我安装开始,需要每隔3天就观测一次。待数据稳定之后,则可以每个月观测一次。只有全面地按照要求来进行监测才能够取得好的效果。

4.矿压监测结果分析

可以在底板岩巷上部4302回采面内部回采300m。并可以通过分析观测站内部的矿压数据变化来有效地观测整体情况。具体的内容如表1所示:

从表1内部的数据可以得知:采动将会直接影响上部回采面的发展。初始支护背景下,巷道两帮则会出现明显位移的现象。巷道则将会直接离开顶层的位置,原有的支护锚杆更不能够发挥实际悬吊的功能[2]。如果仅仅依靠锚杆则不能够控制顶板下沉的情况。另外,由于局部顶板内部回采面的支撑压力会直接传递出去,这样就会让顶帮产生较大的裂隙。可以看出,采动压力会对巷道的发展产生最重要的影响,更会直接破坏巷道。

5.巷道支护优化的策略

(1)支护理论的计算

正因为在开挖本煤矿时,可以在切眼300-500m的位置来全面地采用锚网喷工艺来进行施工。如果想要在施工的过程中最大程度地保证围岩的完整性,就需要最大限度地增强岩石的承载能力。在实际设计的过程中不要直接针对巷道进行补强支护的操作。

例如,可以在顶板上每排锚杆处设置2根锚索。必要时更可以配置直径为21.6mm和长度为6400mm的钢绞线来直接对顶板进行支护。注意在设置的过程中重视锚索悬顶的质量,注意选择合适的安全系数进行施工。具体支护的算式如下所示:

L=Np/(3L’Bγ)

从式子中可以看出,每个字母都将有不同的含义。其中,L表示的是锚索内布设的排距,N表示锚索的根数,本算式中取值为2,p指的是锚索的破断力,取值为590kN,B位岩层的宽度,取值为4m[3]。如果在计算的过程中能够将各大参数值都代入算式中,最终可以得出L为300mm。因此,在建设时,可以在巷道顶板的部位先布置2根钢绞丝锚索,每根锚索的直径为21.6m。将布设排的间距控制为1300mm*1300mm,注意全面采用对称布设的方式。

(2)有效优化支护参数

正因为多数底板巷道内部主要是由石灰岩层构成的。岩层本身的延时的强度较大。在实际建设时,可以参照理论来确定最优的巷道顶板锚索的方式进行支护。其中,所用的锚索的直径为21.6mm,长度为6350mm。注意在布设的过程中将垫片的尺寸控制在300mm*300mm,注意让钢绞丝布设的间距控制在1200mm*1000mm。在真正实际进行布设锚索的过程中,注意采用五花型的方式来全面地进行布设。

6.支护优化效果分析

在实际进行优化之后,所有的支护方案都会产生一定的效果。从本工程看,专业人员可以先设置3个观测站,注意对顶板的离层量、帮部移近两和锚索内部的载荷进行测试[4]。随着回采面的不断增加,可以在距离测试点50m的位置来逐步增加锚索的载荷。

随着后期支撑的压力不断地增加,老顶层则会出现离析的现象,两边的巷道顶板和两帮也会出现位移。随着后续位移的现象变得越来越严重,各项数值更会不断地上升。如果作业面通过测试站70m之后,变化量则会达到一个顶峰,之后就会逐步稳定下来。

从整个发展过程看,离析量的最大值只有12mm,两帮位移最大的量为120mm,锚杆索内部最大的载荷值却没有超过50kN。从以上数据可以看出,巷道周边的岩体会始终较为稳定,并在发展的过程中没有直接被破坏,支护的效果最佳,更会达到预期的效果[5]。可见,根据实际情况来优化支护的过程确实是可取的。

7.结束语

目前,井下巷道的情况显得非常复杂,在实际支护的过程中也会面临艰难的矿压情况。但是,巷道本身也会在实际生产和作用的过程中发挥重要的作用。只有全面地保证巷道使用的有效性,才能够更好地促进矿井向前发展。因此,广大矿井的管理者必须在第一时间控制矿压。如果巷道内部的情况过于复杂,则应该在第一时间组织专门的技术力量来探究矿井实际生产的情况,之后才能够总结出专业的矿压控制工艺。从发展过程看,矿井生产的过程更会变得愈加顺利。

摘要：煤矿内部的矿压将会直接影响巷道的安全性。在实际操作的过程中更能够全面地控制矿压。本文结合实际的工程案例对采动影响下的煤矿底板岩巷矿压控制技术进行分析。这样就能够为矿井的安全生产提供坚强的保障。

关键词：采动影响,煤矿底板,岩巷矿压,控制技术

参考文献

[1] 张向阳.动压影响下大巷围岩变形机理与卸压控制研究[D].淮南:安徽理工大学,2017(5):139-143.

[2] 吕有厂,王玉杰.深井突出煤层底板巷防治煤与瓦斯突出工程研究[J].煤炭工程,2017,49(11):13-16.

[3] 马振乾,姜耀东,杨英明,等.芦岭矿近距离煤层重复开采下底板巷道稳定性研究[J].岩石力学与工程学报,2015,34(S1):3320-3327.

[4] 刘汉喜,李学华,陈秀友,等.采动敏感型底板岩巷失稳机理模拟分析[J].采矿与安全工程学报,2017(3):39-43.

[5] 王中华,孙娈娈,袁本庆.卸压底板岩巷合理空间位置数值模拟研究[J].煤炭技术,2017(3):29-34.