張集礦蹬空及沿空耦合條件下巷道圍巖控制技術(shù)

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1、張集礦蹬空及沿空耦合條件下巷道圍巖控制技術(shù)1緒論1.1選題背景縱觀我國基本國情，煤炭資源將長前作為我國的主要的基礎(chǔ)能源，近30年來，煤炭資源的開采利用占據(jù)我國能源開發(fā)使用的75%。截至2014年，我國的原煤產(chǎn)量達(dá)到了近35億噸，處于世界之首，在國家發(fā)展過程中具有重要的戰(zhàn)略地位，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)開放程度的加大，煤炭行業(yè)向集約化的方向發(fā)展⑴。伴隨隨著煤炭的連續(xù)開釆，淺埋煤層資源越來越少，且己轉(zhuǎn)向埋藏深部的煤炭資源的開采。為了適應(yīng)于國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，煤炭開采量日益加大，同時(shí)煤炭的開采也帶來了相關(guān)的技術(shù)性

2、的難題，煤礦幵采的條件變得更加復(fù)雜，在開釆的過程中諸如巷道支護(hù)的課題也提上急需解決的日程。在煤炭的開采過程中，在同一采區(qū)之內(nèi)往往會(huì)產(chǎn)生上下臨近的回采工作面，為了確保臨近工作面的釆礦安全性，必要采取一些特殊的技術(shù)措施，由于地質(zhì)采礦條件得的約束在同一個(gè)采區(qū)之內(nèi)各個(gè)回采工作面的回采順序不能夠按照正常的回采順序來進(jìn)行回釆而被迫釆用跳采的方式進(jìn)行回釆，鑒于此在同一個(gè)釆區(qū)之內(nèi)某個(gè)回采工作面的兩巷往往采用沿空或者燈空的模式。采用綜合機(jī)械化的幵采方式巷道的布置一般情況下都會(huì)沿著所采煤層的地板進(jìn)行掘進(jìn)，因此巷道的

3、兩幫都為煤層，是為全煤巷道。在同一采區(qū)之內(nèi)的上下兩臨近工作面之間，由于上一工作面的采煤工作必然會(huì)給下一采煤面帶來應(yīng)力擾動(dòng)的影響，為了盡可能的消除和減小這種擾動(dòng)的影響，在上一工作面的運(yùn)輸巷道和下一工作面的軌道巷道之間留設(shè)一定寬度的煤柱保護(hù)下一工作面的回釆安全，這樣一來就會(huì)使臨近回采工作面的下區(qū)段平巷避了支撐壓力值最大區(qū)域。兩巷的掘進(jìn)和它們的運(yùn)用，技術(shù)管理水平相對(duì)較低，對(duì)通風(fēng)、運(yùn)輸、排水、回采的安全性都富有巨大的意義。然而，煤柱損失率高達(dá)10%-30%;由于二次采動(dòng)會(huì)造成壓力值的升高，巷道在此基礎(chǔ)上

4、的使用，維護(hù)有一定的困難，因此，對(duì)巷道的支護(hù)費(fèi)用也相對(duì)比較高。..1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國煤炭行業(yè)自70年代末期就開始關(guān)注和試驗(yàn)煤礦蹬空開采的課題，并且一步步積累了一定寶貴的經(jīng)驗(yàn)。釆用蹬空開采方式有時(shí)為了保證礦井生產(chǎn)的安全性、臨近煤層之間合理確定開采方法以便礦井的年產(chǎn)量達(dá)到礦井的設(shè)計(jì)能力，而采用保護(hù)層的開采方式，這對(duì)確保礦井的生產(chǎn)效益和效率方面具有重要的意義。前蘇聯(lián)庫茲巴斯礦區(qū)在煤層幵采的同時(shí)也遇到諸如相似開采條件的問題，它利用踏空開采的方法，研究各種礦山壓力的變化規(guī)律，探索在采煤的過程中所出現(xiàn)

5、的問題，繼而解決，礦井的生產(chǎn)能力得到提髙。波蘭在三下采煤時(shí)，也采用燈空開采的方法，都積累了瞪空開采的寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。國內(nèi)外在燈空開采的研究及實(shí)踐方面，得到的主要研究成果是關(guān)于開采層間距、幵采主要影響因素地質(zhì)因素，并且在各類型煤層中試驗(yàn)與應(yīng)用蹬空開采的方式方法。對(duì)于蹬空開采上下煤層之間的距離的判斷的方法有：三帶判別法、比值法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析法、及圍巖平衡法。何現(xiàn)平，呂連廷，針對(duì)煤巖巷道特別是巷道的斷面相對(duì)較大的情況下，對(duì)其安全施工，快速施工，質(zhì)量保證進(jìn)行了探索和研宄，如果在安全生產(chǎn)和巷道掘進(jìn)的過程中

6、巷道圍巖變形較大，利用注衆(zhòng)的方法來填補(bǔ)巷道圍巖中的裂隙，并進(jìn)行超前預(yù)注濃，達(dá)到快速封堵巖體裂隙，滿足掘進(jìn)施工條件。通過工程實(shí)踐的研究和探索，找到了巷道支護(hù)的合理的方式，巷道的支護(hù)效果和圍巖的變形破壞情況顯著改善。.2張集礦1122(3)蹬空及沿空巷道支護(hù)數(shù)值模擬2.1工程概況及支護(hù)設(shè)計(jì)要求張集煤礦1112(3)工作面為蹬空采煤面。1122(3)工作面面東面臨近1113(3)工作面的采空區(qū)，南面至東一13-1(1)采區(qū)主要系統(tǒng)大巷，西面是1111(3)工作面的采空區(qū)，北面是采區(qū)邊界是以F217斷層

7、為界。1112(3)蹬空回釆工作面的走向長度為1963.7m,傾斜長度為196m，總面積為382725.5m2,1122(3)回米工作面對(duì)應(yīng)的地面標(biāo)局為+17.7+25.7rn，此回采工作面的標(biāo)髙為-505.5-564.5mo工作面上方對(duì)應(yīng)地面是西測(cè)河及其堤現(xiàn)和1111(3)、1113(3)、1111(1)及1112(1)回采工作面回采完畢后塌陷的積水區(qū)。由于受到回采工作面釆煤的影響，地面西測(cè)河及其堤瑣會(huì)有一定的沉降。1122(3)蹬空回釆面的位置圖如圖2-1所示。1122(3)綜釆面標(biāo)高-56

8、9.3?590.6m，地面標(biāo)高+18.2+26.2m，該面運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)工程量2073.7m,軌道順槽設(shè)計(jì)工程量2008.7m，切眼設(shè)計(jì)工程量200in。1122(3)蹬空回釆面的煤層為13-1煤，其產(chǎn)狀約為：136-171°Z2.5+5.2°。13-1煤主要是以塊狀為主，少量為粉末狀，呈現(xiàn)一定的玻璃光澤。煤體主要是亮煤，少量呈暗色的色澤，，煤層的整體結(jié)構(gòu)較簡單，不復(fù)雜，煤層的厚度約為2.3-5.4，煤層平均厚度為4.2m。13-1煤層屬于穩(wěn)定的煤層利于開釆，煤層含煤量髙，夾肝情況