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1、七一新发煤业3002工作面回风顺槽支护技术探究摘要:根据七一新发煤业3002工作面基本地质条件,分析了巷道现有支护状况及冒顶原因,决定采用煤层注水和超前管棚支护技术,现场应用效果证明,该技术是可行的。关键词:工作面回风顺槽支护煤层注水中图分类号:TD822文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0098-011工作面基本概况及地质条件山西襄垣七一新发煤业有限公司三采区3002回风顺槽位于东七里脚村北及村中,西拔沟村西,地面范围内主要为东七里脚村及部分荒山和耕地,没有其它特殊建筑物。掘进的目的是为满足3
2、002综采工作面回采时回风、行人、运输及管线敷设的要求。3002回风顺槽设计长度为1320m,炮掘掘进60m,剩余1260m由综掘掘进。63002回风顺槽综掘工作面所采煤层为山西组3#煤层,煤层平均厚度为5.2m,平均倾角10°,煤层较松软,底板为砂质泥岩,距底板1.5～1.7m左右有一层煤矸石约150～200mm厚,直接顶为砂质页岩,平均厚度2m,老顶为细质砂岩,平均厚度为5.6m,不易跨落,煤层层理分明,节理发育,地质构造总体比较简单,对掘进没有影响。2巷道现有支护状况及冒顶原因分析巷道现有支护形式为12#工字钢支护,梁长
3、3.5m,腿长2.8m,棚距700mm,巷道断面为梯形,净断面:上宽3.2m,下宽4.2m,高2.65m,净断面积:10.07m2;沿煤层底板掘进,掘进断面:上宽3.9m,下宽5.1m,高3.17m,掘进断面积:14.27m2,巷道上方保留的煤体约为2m。巷道采用综掘机掘进并辅助运煤。巷道掘进至650m左右时出现顶煤松软破碎,顶煤掘进后不久即出现局部冒顶现象,冒落高度基本等于顶煤厚度,煤层直接顶完整,基本无破碎冒落现象。经现场调研及与矿上相关技术人员沟通和对现有资料的分析,认为巷道出现顶煤冒落的可能原因如下。(1)巷道地质条件
4、发生变化,覆存状况较为复杂,此处煤层本身就破碎、松软,且煤层较干,粉状煤层在有缝隙或露顶的情况下,短时间内大量不间断漏出,造成冒顶;(2)作业人员安全意识差,技术不熟练,掘进机割煤方式不当,机头活动速度太快,幅度太大;(3)顶板控制差,没有采取超前控制顶板的措施,粉状煤层黏结性差,流动性强,遇到薄弱点或缝隙,便失去相对稳定性,从薄弱点或缝隙处漏出,造成冒顶;(4)临时支护未及时跟上,临时支护效果不好。3顶煤加固方法选择6根据现场生产、地质条件调查和围岩结构详查,该巷道煤体结构破碎、松软,煤体含水率较低,可通过煤体超前注水增加煤
5、体的黏聚力和抗剪强度;另外,由于煤体注水只能一定程度上增加煤体的粘结力,还需要从支护方法上进行改进,才能有效防止顶板煤层冒顶,因此,为保证支护效果,确定采用超前煤层注水配合超前管棚支护的综合支护方案。超前注水的目的是使其逐渐渗入煤体内部,提高煤的含水率,增强原生的煤炭颗粒间的黏合力,增大煤体塑性和强度,从而有效防治片帮、冒顶。超前管棚支护的目的是临时超前支护顶煤,防止顶煤坍塌和冒落,以保证掘进与后续支护工艺安全运作。43002工作面回风顺槽支护方案加固施工顺序为:打注水孔→煤层注水→打超前管棚→综掘机掘进→敲帮问顶→临时支护→
6、架工字钢棚。4.1打注水孔、注水注水钻孔采用本矿现有的ZDY－1200s钻机,配套钻杆直径为63mm(钻杆和钻头的直径相差越大,打钻孔时排屑相对容易,建议购买50mm钻杆与之配套使用),钻头直径为73mm,与此钻孔直径配套的封孔器也是目前使用较为普遍的,购买价格合适,无需定做。注水孔位置布置在靠近巷道顶板,位于巷道的中央位置。6研究表明,煤体的黏聚力和抗剪强度在含水率介于10%～17%时处于较大值,注水可提高松软煤帮内聚力和抗剪强度,增强围岩承载能力,实际注水时间应根据现场实际注水流量推算,并由现场技术人员监督和控制。根据以往
7、煤层注水试验结果,该矿煤层与水的湿润接触角平均值为69.33度,为疏水性物质,煤体注清水,润湿效果很差,确定采用烷基酚聚氧乙烯醚系列作为润湿剂,添加浓度0.03％可以将煤层与溶液的接触角降低为0,有效降低开采过程中的粉尘浓度。4.2打超前管棚施工超前管棚,其两端分别支撑于棚梁及前方稳定煤体内,形成“简支梁面”承托顶部煤体。超前支护,防止顶煤冒落,其参数设置如下:优选Φ30mm～35mm焊管,钻孔直径为Φ42mm,或者直接采用锤子锤入煤体;钻孔长度为循环进尺的3倍以上,选2.5m,仰角为15°～20°(相对巷道坡度),间距为30
8、0mm,偏差0～+50mm,整个巷道顶板支护完成后,再根据顶煤稳定情况加密管棚,使所有管子形成一个超前支护斜面,控制顶部煤层,防止其流动而造成冒顶。4.3综掘机掘进63002工作面回风顺槽采用综掘机掘进,要求按设计尺寸施工,保证成形质量,不得超挖或欠挖,巷道掘进尺寸超挖控制在
