西铭矿近距离煤层回采巷道支护技术研究_陈小燕.pdf

西铭矿近距离煤层回采巷道支护技术研究陈小燕（山西焦煤西山煤电集团西铭矿，山西太原030053）摘要：针对浅埋近距离煤层回采巷道顶板完整性差、支护困难等问题,以西铭矿 48703 辅运巷为研究对象，根据工作面地质条件和回采巷道的布置方式，对原有的巷道支护方式进行优化设计，设计出锚杆锚索+金属网的联合支护方案，保证支护质量，减少支护成本。现场监测结果表明，巷道服务期间顶板最大下沉量为 58 mm，两帮最大移近量为 69 mm，支护效果良好。关键词：浅埋深；回采巷道；围岩应力；联合支护中图分类号：TD355.3文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0134-030引言煤炭作为我国的基础能源，在一次能源消费总量比例达到 70%左右。随着矿井采掘强度地不断扩大，埋藏较浅且覆存条件较好的煤层开采殆尽，矿井采掘逐步向着围岩应力大、覆存条件复杂的煤层推进。浅埋近距离煤层是指煤层间距较小的煤层，在开采过程中由于煤层间的岩层距离较小使得在进行上煤层开采时会造成下煤层巷道的不稳定现象，严重会造成下煤层无法得到开采，导致资源浪费。为了保证煤层联合开采的高效、安全，保证近距离的煤层巷道稳定性至关重要。为此，诸多学者开展相关研究，徐强等1以高家梁矿 20314 辅运巷为工程背景针对浅埋近距离煤层回采巷道顶板完整性差，支护困难等问题，采用锚（索）网带为基本支护方式控制巷道变形。本文以西铭矿 48703 辅运巷为工程背景，对原支护方式进行优化改造，设计提出锚杆锚索+金属网的联合支护方案，保证工作面安全回采。148703 工作面概况西铭矿位于太原市万柏林区西铭乡，井田呈条带状，东西走向14km、南北倾向3.2km，总面积35.0595km2。矿井开采深度+1 010+1 370 m，水文地质类型中等，年设计生产总量 360 万 t，属高瓦斯矿井。主采煤层为 2 号、8 号、9 号，产品主要有贫瘦煤和瘦煤，48703 工作面主要开采太原组 8 号煤层，煤层平均厚度 3.9 m，平均倾角 4.5，开采深度+890 m，属于近距离开采煤层。由于煤层间距小，在开采相邻煤层时回采巷道围岩应力大，顶板破碎，增加支护难度。2回采巷道布置方式在开采浅埋近距离煤层时，主要采用下行式开采方式。在进行上煤层开采时，采空区遗留煤柱会在巷道位置形成应力降低区，所以在进行下煤层巷道布置时需要尽量将巷道布置于应力降低区的范围内。回采巷道主要采用：外错式、内错式、重叠式三种布置方式。近距离回采巷道布置主要是指上下煤层采空区在空间上的排列方式，近距离煤层的开采从上至下，由于先开采上煤层，上部巷道保护煤柱已经成型，所以在下煤层巷道进行布置时，由于扰动影响使得下煤层巷道保护煤柱宽度大于上煤层巷道煤柱，形成正梯形分布，称之为内错式布置。其优点是下部煤层巷道位于上煤层采空区的应力降低区下方，围岩受到的应力较低，对于后期巷道的维护较为有利。相对于优点其缺点是由于回采巷道的宽度随深度的变化呈现反比例关系，所以导致工作面区段面积减小，回采率有所降低。外错式布置相对于内错布置，其上下保护煤层形成倒梯形分布，其优缺点也与内错式相对应。重叠式布置时基于两种布置方式的中和，其优缺点处于两种布置方式中间。结合西铭矿实际地质情况，最终选定内错式回采巷道布置形式2-3。3巷道支护优化设计48703 工作面主要开采 8、9 号煤层，8、9 号煤层的平均厚度分别为 4 m 和 4.3 m，全部可采。8 号煤层与 9 号煤层的间距平均值为 5.8 m，为近距离煤层，开采方式为传统的下行式，开采顺序为先 8 号后 9 号煤层，8 号煤层巷道的断面尺寸为 4.0 m4.6 m，上煤层巷道的保护煤柱宽度为 20 m，9 号煤层的运输顺槽与8 号煤层保护煤柱的内错距设定为 8.3 m，断面尺寸为 4.3 m4.6 m，煤层巷道采用锚杆锚索金属网对称联合支护方案4。上下煤层巷道的支护方案如下页图1 所示。原有支护方案下由于忽略帮部受力的非对称性，使得下部煤层巷道出现严重的顶板下沉及底鼓现象，同时经过监测巷道的两帮收敛速率超过 40 mm/d，帮部出现严重的变形，且变形呈现非对称形态。严重影响到下煤层即 9 号煤的正常开采，所以对上下煤层巷道进行支护优化研究5。收稿日期：2022-04-25作者简介：陈小燕（1983），男，山西太原人，本科，毕业于中北大学，工程师，从事煤矿生产技术管理工作。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.054优化改造2023 年第 6 期根据西铭矿 48703 工作面实际地质条件对支护方案进行优化设计，优化后的支护设计如下：上煤层巷道顶板采用 20 mm2 400 mm 的左螺旋刚树脂锚杆，锚杆的间排距为 1 200 mm、1 200 mm，锚杆每排布置 4 根，每支锚杆用 2 支 Z2360 树脂锚固剂进行锚固，锚杆配备规格为 150 mm150 mm8 mm 拱形托盘，在巷道两边的锚杆布置向巷道内侧偏移 20。巷道顶板的锚索采用高强度钢绞线，规格为 18 mm7 000 mm，锚索布置的间排距为 1 400 mm2 100mm，每排布置 3 根锚索，每根锚索采用 3 支 Z2360 锚固剂。同时采用网孔尺寸为 100 mm100 mm 的金属网进行补强支护，金属网需要拉紧铺平。巷道的底板锚杆选用 20 mm3 400 mm 的左旋树脂锚杆，锚杆间排距 830 mm、830 mm，每排布置 5 根，同样每根采用 2 支 Z2360 锚固剂进行锚固，托盘仍采用 150mm 150 mm8 mm 的高强度拱形托盘。巷道帮部锚杆采用 20 mm2 900 mm 左旋树脂锚杆，锚杆间排距 900 mm、900 mm，每排布置 5 根，同样采用两支Z2360 树脂锚固剂，底板、顶板端部锚杆向底板、顶板方向偏移 20，两帮的金属网网孔尺寸为 50 mm50 mm，具体的支护优化方案如图 2 所示。下煤层巷道顶板锚杆选用 20 mm2 400 mm左旋树脂锚杆，锚杆的间排距设定为1200mm、1200mm，锚杆每排 4 根，采用 Z2360 锚固剂 2 支进行锚固，同样靠近顶板的锚杆向巷道内侧转 20锚索采用 18mm5 500 mm 钢绞线，锚索沿着中心线进行布置，锚索共计 3 根，锚索间排距为 1 400 mm、2 100 mm，用 3支 Z2360 型锚固剂锚固。巷道底板锚杆选用 20mm3 800 mm 左旋树脂锚杆，锚杆的间排距 850mm、850 mm，每排布置 5 根锚杆，采用 Z2360 锚固剂锚固。巷道帮部锚杆采用 20 mm3 400 mm 左旋树脂锚杆，锚杆间排距 1 000 mm、1 000 mm，锚杆每排布置 5 根，在靠近顶底板端部的锚杆向外偏转20，巷道采用 10 号铁丝编织的金属网进行补强支护。4监测效果分析对优化支护后的上下煤层巷道位移变形量进行监测，在不影响作业的情况下，在巷道顶板和两帮相隔运输巷 10 m、30 m、50 m 的位置布置观测点 1、2、3，对巷道顶板、两帮的位移量进行监测，监测曲线如下页图 3 所示。由图 3 可知，随着监测天数的不断增加，上下煤层巷道顶板及两帮的变形量均呈现逐步增大的趋势，在支护初期，上煤层巷道的顶板下沉速度达到0.72mm/d，在监测天数来到 75 d 时，此时的巷道顶板变形量趋于稳定，最大值为 52 mm。下煤层巷道的顶板下沉速1-1上煤层巷道1-2下煤层巷道图 1巷道原支护方案示意图（单位：mm）2-1上煤层巷道支护示意图2-2下煤层巷道支护示意图图 2巷道优化后支护方案（单位：mm）7007007007007007001002008758758758754 0003 9002 2002 2004 4004 600100100202020202020巷道中心线700700700700700700100202020020900 900 900900202 2002 2004 4004 600巷道中心线20204 3004 200100800800 400400600 6006406408308308308302 2002 200100200900 900 9009003 9004 000巷道中心线202020202020800800 400400600 6006006008502 2002 2001001501 0004 2004 300巷道中心线2020202020208508508501 0001 0001 000陈小燕：西铭矿近距离煤层回采巷道支护技术研究135机械管理开发第 38 卷度载支护初期达到 0.78 mm/d，在监测天数来到 78 d时，此时的巷道顶板变形量趋于稳定，顶板位移最大值为 58 mm。巷道两帮的变形同样呈现类似趋势，上下煤层巷道分别在 72 d 和 73 d 巷道两帮的变形量达到相应的最大值，最大值分别为 58 mm 和 69 mm。可以看出经过支护优化后，巷道的围岩变形得到了有效的控制，巷道支护效果较佳。5结语影响浅埋近距离煤层开采矿压的相关因素，由于相邻煤层保护煤柱和巷道围岩性质，影响回采巷道的布置方式。西铭矿为解决 48703 辅运巷顶板破碎，支护困难问题，结合近距离上下煤层巷道围岩变形情况对上下煤层巷道支护方式进行优化设计，设计提出了锚杆锚索+金属网的联合支护方式，有效控制巷道围岩变形，减少支护成本，保证工作面的安全回采。参考文献1徐强，宁建国，刘学生，等.浅埋近距离煤层回采巷道支护技术研究J.煤炭工程，2017，49（12）：120-123.2张翼.极近距离煤层巷道支护技术研究J.中国煤炭，2017，43（8）：66-70.3李想.极近距离煤层回采巷道支护技术研究J.煤矿现代化，2019（2）：49-51.4王振，杨亚威，杨永康.煤峪口矿极近距离下位煤层回采巷道支护技术研究J.山西煤炭，2019，39（4）：14-17.5李涛.回坡底煤矿近距离煤层回采巷道支护技术研究J.煤，2021，30（3）：41-43.（编辑：王婧）3-1上煤层巷道3-2下煤层巷道图 3巷道围岩变形曲线Research on Support Technology for Close Range Coal Seam Extraction Roadway in XimingMineChen Xiaoyan（Ximing Mine of Shanxi Coking Xishan Coal Power Group,Taiyuan Shanxi 030053）Abstract:In response to the problems of poor roof integrity and difficult support in the shallow and close distance coal seam mining roadway,taking the 48703 auxiliary transport roadway of Ximing Mine as the engineering background,based on the geological conditions of theworking face and the layout of the mining roadway,the original roadway support method was optimized and designed.A combined supportscheme of anchor rods,cables,and metal mesh was designed to ensure support quality and reduce support costs.The deformation of thesurrounding rock in the tunnel has been effectively controlled.The on-site monitoring results show that the maximum subsidence of the roofduring the service period of the tunnel is 58 mm,and the maximum displacement of the two sides is 69 mm.The support effect is good.Key words:shallow burial depth;mining roadway;surrounding rock stress;combined support6050403020100204060800监测天数/d位移量/mm观测点 1观测点 2观测点 36050403020100位移量/mm204060800监测天数/d观测点 1观测点 2观测点 3Coal-Fired Boiler Air Preheater Anti-Clogging Technical Reform PracticeZhang Yan（Shanxi Xingneng Power Generation Co.,Ltd.,Gujiao Shanxi 030206）Abstract:Since the major thermal power plants to install de-soldering equipment air preheater clogging has become a major problem inthe industry,in order to demonstrate how to completely solve the problem of air preheater clogging,a power plant air preheater in recentyears to carry out a series of comparative analysis of ash cleaning and anti-clogging methods,found that only the current hot secondary airrecirculation technology can be a power plant 300 MW boiler air preheater flue gas side resistance is always maintained at about 1.2 kPa,for This is a useful reference for large thermal power plants in most northern regions to prevent blocking of the air preheater.Key words:coal-fired boiler;denitrification;ammonium bisulfate;heat transfer element;recirculation（上接第 133 页）136