资源整合矿井刷大旧巷及其支护技术浅析_孟宪帅.pdf

江西煤炭科技2023年第1期摘要：山西古交西山义城煤业公司三采区集中运输巷利用整合前小煤窑皮带巷刷大后成巷。原小煤窑皮带巷采用小断面施工，一般毛宽毛高为2.5m2m，无支护，顶板破碎处加木点柱或套木棚支护，安全性极差，多处顶板已经局部垮落。根据矿井巷道设计要求，刷大后断面净宽净高为4.6m3.6m，支护形式为锚网索喷联合支护；在施工过程中，可根据顶板实际变化情况调整支护形式，以达到理想的支护效果。此项工程是利用整合前小煤窑皮带巷刷大后成巷快速掘进工程实例，可为刷大小煤窑旧巷成巷快速掘进及缩短施工工期提供借鉴。关键词：巷道布置；刷大旧巷；方案比较；支护方案中图分类号：TD3 5 3文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 0 2 8-0 3Analysis of Expanding Roadway and Its Supporting Technology in Resources Integration MinesMeng Xianshuai(Shanxi Gujiaoxishanyicheng Coal Industry Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi 030200)Abstract:Taking the third mining area of Shanxi Gujiao Xishan Yicheng Coal Industry Co.as an example,with poor safety ofsupport and locally collapsed roofs,the belt roadway of the original small coal mine adopts small section construction,withgeneral gross width and gross height being 2.5 m and 2 m respectively,no support and the broken roof is supported by woodenpoint column or wooden shed.After expanding roadway,the net width and the net height of the section are 4.6 m and 3.6 mrespectively,the support form is anchor mesh cable shotcrete combined support,which can be adjusted according to the actualchange of the roof to achieve the ideal support effect,and provides a reference for rapid tunneling and shortening the constructionperiod of the old roadways.Key words:roadway layout;expand roadway;scheme comparison;supporting scheme资源整合矿井刷大旧巷及其支护技术浅析孟宪帅（山西古交西山义城煤业有限责任公司，山西太原0 3 0 2 0 0）随着煤炭资源整合重组工作的不断推进，原来落后的开采方式逐渐被淘汰，综合机械化采煤替代炮采工艺成为煤矿采煤工作面回采的基本要求1。整合前小煤窑大多采用炮采工艺，所用主要巷道多为小断面、无支护或木点柱被动支护。这种巷道安全性能低，极易发生漏顶、片帮等顶板事故，且小断面无法适应机械化开采的需要，更无法保证安全生产的要求2。资源重组整合矿井在布置新的采区时，采区设计不仅要保证矿井安全生产和正常衔接，合理开采煤炭资源，更要实现安全、高效、经济回采，符合煤矿安全生产标准化管理要求3-4。如何充分回收煤炭资源，在确保安全生产的前提下，降低整合前小煤窑原有主要巷道对布置综采工作面的影响，以达到经济、合理回采就成为工程技术人员急需解决的技术难题。1矿井整合概况山西古交西山义城煤业有限责任公司由山西焦煤集团公司作为企业主体，对古交市义金煤业有限公司、古交市镇义煤矿有限公司进行兼并重组整合而成，批采煤层2-9号，核定生产能力为0.6 0M t/a。矿井开拓方式为斜井开拓，主斜井、副斜井担负进风任务，回风立井担负回风任务。矿井井田西部均为剥蚀区，中部和东部为赋存区，随着煤层埋藏深度的加大，煤层露头向西北方向推移，赋存区面积也相应加大，各煤层均高于奥灰水位，属于全区不带压。矿井井田内可采煤层有8、9号煤层，8号煤层顶板为L1灰岩，局部有一层厚度小于0.5m的炭质泥岩伪顶；9号煤层顶板为泥岩或砂质泥岩。矿井划分为三个采区，现开采二采区，三采区作为衔接采区正在施工主要巷道。二、三采区以F2 5断层为分界线，整合前原台盘矿旧主斜井（整合前为已关闭矿井，井口早已按照要求封闭）位于二、三采区交界处。二、三采区交界处采掘工程平面如图1所示。2 8江西煤炭科技2023年第1期图1二、三采区交界处采掘工程平面2三采区运输巷布置方案选择根据矿井开拓生产现状及三采区地质构造、小煤窑巷道、小煤窑采空区破坏情况等条件拟定出两个（集中运输）巷道布置方案，以便进行综合比较与优化选择。2.1方案一：利用原台盘矿皮带巷作为三采区集中运输巷三采区布置两条采区巷道，即三采区集中运输巷和三采区回风巷。从优化采区设计方面考虑，其中三采区集中运输巷为机轨合一巷道，担负三采区原煤运输和辅助运输任务。矿方已延伸胶带大巷至原台盘矿皮带巷，据矿方调查，该巷道沿8号煤顶板施工，巷道较为完好，扩刷大巷断面后在巷道内布置胶带运输机和轨道。为避免轨道运输无法拐直角现象，在胶带大巷开口沿8号煤层顶板新掘三采区轨道巷斜交与三采区集中运输巷贯通，便于辅助运输作业。在三采区南东部边界沿9号煤顶板新掘三采区辅助运输巷和三采区回风巷，三采区辅助运输巷内布置胶带运输机和轨道，担负三采区的主要运输、辅助运输及进风任务。三采区回风巷直接与矿井回风石门贯通，主要担负三采区的回风任务。由于采区内8号煤层全部为整合前小煤窑采空破坏区，不可采，所以首采工作面布置在9号煤层，为1 9 3 0 1工作面，回采工作面伪倾斜布置，如图1所示。2.2方案二：新掘三采区集中运输巷三采区布置两条采区巷道，即三采区运输巷和三采区回风巷。延伸胶带大超过原台盘矿大巷后，在原台盘矿大巷南部沿9号煤层顶板平行布置三采区运输巷，三采区运输巷内布置胶带运输机和轨道，担负三采区的主要运输、辅助运输及进风任务。三采区回风巷设计利用原台盘矿已有巷道，三采区回风巷通过回风大巷与回风石门贯通，主要担负三采区的回风任务。9号煤工作面沿走向布置，首采工作面为1 9 3 0 2工作面，回采工作面沿走向布置，如图1所示。2.3方案比较方案一。优点：三采区内工作面布置与采区内大断层走向平行，对采区工作面回采影响较小；上部8号煤层为小窑采空破坏区，采空区内积水积气较多，三采区采用上山回采，可降低上山采空区水害影响。缺点：9号煤工作面可采长度较短，搬家倒面次数多；回采工作面受采区内断层、陷落柱等地质构造影响需及时调整顺槽方向，必要时采用刀把子工作面加强煤炭资源回收。方案二。优点：三采区内工作面可采长度较长。缺点：回采工作面切眼坡度大，支架易倒架、咬架等造成顶板管理困难；采区内两条大断层对工作面布置影响大，工作面回采时需过两条大断层；新掘采区集中运输巷受8号煤层采空区影响沿9号煤层掘进施工时较困难，且顶板稳定性差，后期维修量大；受地面南沟沟谷影响较大（南沟沟谷雨季有流水）。方案一与方案二相比，方案一受断层情况及地质条件影响较小，集中运输巷刷大原台盘矿皮带巷为8号煤层巷道，主要巷道顶板较稳定后期维修量小。方案一移交生产时比方案二可少掘3 1 1m巷道，可缩短采区建设工期，减低采区初期投资。综上所述，拟采用方案一为佳。3巷道支护方案3.1支护方案设计胶带大巷与原台盘矿主井筒贯通处后，为充分利用资源降低小煤窑原有主要巷道对布置回采工作面的影响，并通过以上方案比对，计划利用原台盘矿主井巷道刷大作为三采区集中运输巷。本巷道东南面为矿界煤柱、北西面相隔8 6m为8号煤原台盘矿采空区，西南面相隔9 0 7 0m调查有8号煤原镇义小窑采空破坏区。原巷道断面为不规则断面，一般毛宽毛高为2.5m 2m，局部顶板冒落高度5m左右，两帮存在不同程度的跨帮现象，多为无支护巷道，局部采用木点柱或套木棚支护。根据设计规范要求、顶底板岩层分布情况及以往经验，该机规合一巷道设计旧巷道刷大后断面净宽净高为4.6m 3.6m，支护形式为锚网2 9江西煤炭科技2023年第1期参考文献：1 吴灿华.坚硬顶板无煤柱开采支护及工艺研究与应用J.江西煤炭科技，2 0 2 1（3）：7 2-7 5.2 马斌文，邓志刚，赵善坤，等.钻孔卸压防治冲击地压机理及影响因素分析J.北京：煤炭科学技术，2 0 2 0，4 8（5）：3 5-4 0 3 郭振波.水力压裂切顶卸压技术在干河煤矿的应用J.江西煤炭科技，2 0 2 1（1）：6 6-7 3.4 陈国华.综采工作面坚硬顶板预裂爆破切顶卸压技术研究J.山西能源学院学报，2 0 2 0，3 3（5）：4-5，8.5 侯公羽，胡涛，李子祥，等.切顶高度对巷旁支护沿空留巷稳定性的影响J.徐州：采矿与安全工程学报，2 0 1 9，3 6（5）：9 2 4-9 3 1.6 陈上元，赵菲，王洪建，等.深部切顶沿空成巷关键参数研究及工程应用J.武汉：岩土力学，2 0 1 9，4 0（1）：3 3 9-3 4 9 7 杨竹军.厚煤层区段小煤柱切顶护巷研究及应用J.北京：煤炭工程，2 0 1 9，5 1（5）：8 2-8 6 8 王正洋.切顶卸压成巷无煤柱开采技术研究J.徐州：煤炭科技，2 0 1 9，4 0（5）：3 5-3 8.9 赵华亮.店坪煤矿切顶卸压无煤柱护巷技术应用J.江西煤炭科技，2 0 2 1（2）：1 5-2 0 作者简介：姜 泽（1 9 9 0），男，河北石家庄人，2 0 1 3年毕业于山西大同大学采矿工程专业，工程师，研究方向：采煤工程。收稿日期：2 0 2 2-0 4-2 7编辑：廖文德索喷联合支护，巷道锚杆间排距为8 0 0 m m10 0 0m m，锚索间排距为16 0 0m m 20 0 0m m（拱形断面锚索间排距为16 0 0m m 20 0 0m m）。3.2过高冒区支护过高冒区时采用拱形断面，支护形式为锚网索加套U 2 5型钢拱架，拱形巷道U 2 5型拱架排距为10 0 0m m，拱架后部固定钢筋网的锚杆布置在两拱架之间，锚杆间排距为15 0 0m m 10 0 0m m，拱架必须使用水泥背板背牢背实。在施工过程中，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、打锚索、挂钢筋网，最后施工人工假顶进行维护。支护形式采用锚杆（索）网喷射砼U型拱架联合支护，锚杆采用2 0m m 22 0 0m m的左旋螺纹钢，每根锚杆使用2卷树脂锚固剂，1卷M S C K 2 3 6 0（先放），1卷M S K 2 3 8 0（后放）。锚索采用1 7.8m m63 0 0m m的钢绞线，每根锚索使用3卷树脂锚固剂，1卷M S C K 2 3 6 0（先放），2卷M S K 2 3 8 0（后放）；钢筋网采用6m m钢筋网，其网格为9 0m m9 0m m；金 属 网 采 用 搭 接 的 方 法，搭 接 宽 度9 0m m；网片用锚杆固定，网片与网片之间每隔2 0 0m m用1 4#铁丝双股三匝，绑扎牢固。初喷厚度为3 0 5 0m m厚，假顶做完后统一进行复喷，喷浆厚度为1 0 0m m。U型拱架净宽净高=46 0 0m m42 0 0m m，排距为10 0 0m m，拱架之间同时采用硬连接杆固定；最后在拱架顶部密排水泥背板做人工假顶，假顶上覆盖不小于5 0 0m m厚的矸石，缓解高冒区顶板突然垮落对假顶的冲击 力，冒 高 区 全 部 过 后，最 后 进 行 喷 浆 封 闭。4应用效果在三采区集中运输巷内每隔5 0m安装1个顶板离层仪和2个锚杆锚索压力表，每隔1 0 0m设置一个巷道移近量观测点；巷道起点及交叉处、断层及围岩破碎带、应力集中带及硐室增设顶板离层仪和锚杆锚索压力表。从观测值分析来看，刷大断面后顶底板各观测点移近量均小于1 5m m，两帮移近量均小于5m m，采取的各项措施取得很好的支护效果，单进水平也得到了很大的提高。5结语旧巷道刷大断面成巷与新掘巷道相比，减少了巷道掘进过程中的探放水工作量，大大提高了单进水平；同时对施工前方的地质构造、小煤窑空巷等提前准确掌握，能及时采取措施，保证了施工的安全。这种巷道扩修施工方案对整合煤矿合理开采煤炭资源，实现安全、高效、经济回采很有现实意义。参考文献：1 闫非.张成M.煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分办法（试行），2 0 2 0.2 杨艳军.不同护巷煤柱宽度采空侧巷道支承应力分布规律J.徐州：能源技术与管理，2 0 1 8，4 3（5）：6 5-6 7.3 李建忠.1 0-2 0 1回风顺槽软弱夹层顶板及围岩控制技术J.江西煤炭科技，2 0 2 2（1）：1 0 2-1 0 4，1 0 8.4 荆琪，贾超.数值模拟在巷道支护优化设计中的应用J.江西煤炭科技，2 0 2 1（4）：9 0-9 2，9 5.作者简介：孟宪帅（1 9 7 5），男，河北南宫人，本科学历，地质工程师，现从事煤矿生产技术管理工作。收稿日期：2 0 2 2-0 5-0 9编辑：李永华（上接2 7页）3 0