综采工作面软岩顶板回撤通道支护技术研究_牛瑞宇.pdf

综采工作面软岩顶板回撤通道支护技术研究牛瑞宇（山西焦煤汾西矿业集团高阳煤矿，山西孝义032306）摘要：针对 12301 综采工作面回撤通道支护时面临的围岩承载能力差、破碎、采动压力影响显著等问题，提出使用锚网索+注浆方式进行支护。顶板使用规格 21.6 mm7 300 mm 钢绞线锚索，确保锚索锚固端深入到巷道上覆坚硬、稳定的基本顶 2 m 以上且使用的树脂锚固剂锚固长度在 2 m 以上，锚索间配合注浆孔、化学浆液充填顶板裂隙，在增强锚索与顶板岩层耦合效果的同时提升顶板岩层承载能力；巷帮靠近上部位置进行注浆，提升破碎煤体稳定性，避免在采动压力作用下出现片帮问题。现场应用后，12301 综采工作面回撤通道始终保持稳定，顶底板、巷帮变形量分别控制在 58 mm、51 mm，未有冒顶（漏顶）、片帮等情况发生，回撤通道空间可满足综采设备回撤需要，现场取得较为显著的围岩支护效果。关键词：煤炭开采；回撤通道；破碎围岩；长锚索；注浆中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0296-030引言综采设备回撤速度会影响采面生产接替时间，而回撤通道围岩控制效果会直接影响综采设备回撤效率，因此实现回撤通道围岩有效控制，为综采设备回撤创造良好条件，可在一定程度缩短采面生产接替时间1-2。在综采工作面回采末期，在矿压、采动等多因素影响下，回撤通道容易出现围岩变形量大、片帮甚至冒顶等问题，围岩支护难度相对较高3-5。山西某矿开采的煤层顶板承载能力差、裂隙发育，回撤通道容易诱发片帮、冒顶等问题，影响综采设备回撤。文中就以该矿 12301 综采工作面回撤通道支护为背景，针对回撤通道围岩特征采用锚索+注浆协同方式支护围岩，通过注浆提高锚索与围岩耦合效果。112301 综采工作面概况12301 综采工作面设计回采 12 号煤层，煤厚均值 3.5 m、倾角 4，采面设计推进长度 1 856 m、斜长180 m，回采范围内煤层赋存稳定、地质构造不发育。12 号煤层顶底板岩性以泥岩、粉砂岩以及砂质泥岩为主，其中直接顶为厚度 2.84.5 m 砂质泥岩（裂隙发育、承载能力较差）、基本顶为厚度 5.67.8 m 粉砂岩（赋存稳定、坚硬），底板为厚度 1.73.1 m 泥岩（遇水膨胀、承载能力较差）。12301 综采工作面在末采期间挂设塑料网，在推进至距离停采线 2.5 m 时，采煤机停止移架，采煤机配合人工刷扩煤壁形成回撤通道。具体刷扩后的回撤通道宽度 2.5 m（从支架顶梁至煤壁宽度）、高度 3.5 m。回撤通道原设计采用锚索支护顶板、锚杆支护巷帮，并通过高强聚氨酯纤维网、金属网强化顶板、巷帮支护，在采面末采期间揭露有地震构造，导致煤层顶板裂隙发育程度增加，部分位置甚至有淋水情况。为确保回撤通道围岩稳定，需要依据现场条件针对性设计围岩支护技术。2锚索+注浆协同支护技术应用2.1围岩支护方案12301 综采工作面回撤通道支护面临顶板裂隙发育、下沉量大以及直接顶承载能力不足等问题，为此通过锚索+注浆协同支护对顶板进行支护，具体如图 1 所示。在锚索间布置注浆钻孔，通过注浆作用将锚索与围岩形成统一的结构体并提升围岩自身稳定性、承载能力；注浆孔布置间距为浆液扩散半径的1.51.7倍，从而消除注浆空白带，提升围岩注浆效果6-9。具体回撤通道围岩支护断面如下页图 2 所示，巷帮采用锚杆+注浆、顶板采用锚索+注浆，顶板及巷帮均可采用锚杆（索）与注浆孔交错布置。顶板支护使用的锚索为规格 21.6 mm7 300mm 的钢绞线，确保锚固端在坚硬岩层中长度为 2 m以上，锚索布置间排距为 1 500 mm、600 mm；锚索与顶板均有 75水平夹角，锚固使用 4 支规格均为Z2350 树脂锚固剂锚固，锚固长度在 2 m 以上、锚固力在 300 kN 以上；采用带锚索孔的槽钢梁连接锚索，长度为 3 600 mm、锚索孔间隔为 1 500 mm，槽钢梁平行回撤通道布置。锚索钢垫片规格为 16 mm200收稿日期：2022-08-01作者简介：牛瑞宇（1986），男，河南林州人，本科，毕业于太原理工大学采矿工程专业，助理工程师，从事矿山采掘技术工作。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.121图 1锚索+注浆协同支护示意图注浆孔锚索孔注浆半径技术应用2023 年第 6 期mm100 mm，垫片与槽钢梁间加设规格 200 mm100 mm50 mm 木垫片。巷帮用规格 20 mm2 400 mm 螺纹钢锚杆支护，布置间排距为 1 000 mm、1 000 mm，在靠近顶板的两排锚杆间布置两排注浆钻孔，注浆孔深度均为2 000 mm，注浆孔布置间排距为 1 000 mm、1 000mm。巷道顶板及巷帮注浆孔选用的注浆浆液均为马丽散，浆液具有较好的可注性同时胶结强度高、时间短，可满足破碎围岩加固需要。2.2现场应用效果从现场看出回撤通道顶板及巷帮上部注浆区域内，顶板裂隙以及煤体裂隙被注浆浆液充填，采用的化学注浆浆液具有较强的黏结性，可明显提升回撤通道顶板及巷帮破碎煤岩体承载能力。为掌握回撤通道围岩控制效果，沿着回撤通道按照 60 m 间距布置 4 个测点，对回撤通道顶底板、巷帮变形情况进行持续监测，具体测站布置如图 3 所示，其中 1 号测点、4 号测点分别位于运输巷、回风巷与回撤通道交汇处。各测点间隔 2 d 记录一次数据，具体监测结果如图 4 所示。由于回撤通道仅服务于综采设备回撤，服务时间较短，围岩变形监测持续 26 d，监测期覆盖整个回撤通道服务期。从图 4 看出，回撤通道顶底板、巷帮最大变形量分别控制在 58 mm、51 mm，围岩变形量整体较小、支护体系保持稳定，回撤通道空间可满足综采设备回撤需要；锚杆索、注浆完成 20 d 后回撤通道顶板下沉量基本不再增加，在 120 d 范围内顶板下沉量增加速度约为 2.9 mm/d，20 d 之后增加速度均在 0.1mm/d；巷帮围岩变形量在支护完成 22 d 后基本趋于稳定，其中在支护完成 122 d 时间内巷帮变形量增加速度约为 2.55 mm/d，之后变速速度增加量均值为0.1 mm/d。通过现场监测发现回撤通道围岩变形量较小，顶板采用的长锚索+注浆、巷帮顶部采用的锚杆+注浆方式可显著提升围岩强度、承载能力以及支护体系围岩控制效果，可为采面综采设备安全高效回撤创造良好条件。3结论1）12301 综采工作面回撤通道面临顶板承载能力差、裂隙发育，巷帮煤壁裂隙发育等问题，同时在采动压力作用下容易出现围岩变形量大、片帮甚至冒顶等事故，给综采设备安全回采、高效回撤带来一定制约。为此，提出顶板采用长锚索+注浆、巷帮采用锚杆+注浆方式对回撤通道围岩进行支护。2）注浆孔布置在顶板锚索、巷帮锚杆间，注浆孔间隔为注浆浆液扩展半径的 1.51.7 倍，避免围岩存在注浆空白区；注浆浆液与顶板锚索、巷帮锚杆相互作用，显著增强围岩控制效果。顶板用锚索长度为7.3 m，可确定锚索锚固端深入基本顶坚硬岩层 2 m以上，确保锚索可起到较好悬吊效果。现场应用后，回撤通道顶底板、巷帮变形量分别控制在 58 mm、51mm，围岩控制效果较好，可满足设备回撤需要。参考文献1王珍.综采工作面自掘回撤通道支护技术研究与应用J.新型工业化，2021，11（7）：110-111.2申涛.综采工作面回撤通道顶板支护技术J.陕西煤炭，2021，40（2）：171-173；180.3明根永.综采工作面回撤通道支护技术分析与研究J.内蒙古煤炭经济，2019（22）：45；57.4杨尚，宁建国，商和福，等.浅埋煤层综采工作面回撤通道顶板支护技术研究J.煤炭工程，2019，51（11）：69-73.5王进尚，柴磊，邓澄，等.综采工作面大断面回撤通道注锚协同支护技术研究J.煤炭技术，2019，38（7）：33-36.6李彦.凉水井煤矿 42111 综采工作面回撤通道支护技术研究D.图 2回撤通道围岩支护示意图图 3回撤通道围岩监测点布置示意图4-1顶底板4-2巷帮图 4围岩变形监测曲线6.0 m 深注浆孔21.6 mm7 300 mm 槽钢梁锚索支架2.0 m 深注浆孔老塘20 mm2 400 mm锚杆2.5 m3.5 m1 测点2 测点3 测点4 测点60 m60 m60 m180 m回风巷运输巷605040302010002468101214161820222426观测时间/d顶底板位移量/mm1 号测点2 号测点3 号测点4 号测点02468101214161820222426观测时间/d6050403020100巷帮位移量/mm1 号测点2 号测点3 号测点4 号测点牛瑞宇：综采工作面软岩顶板回撤通道支护技术研究297机械管理开发第 38 卷Research on Support Technology for Soft Rock Roof Retraction Channel in Fully MechanizedMining FaceNiu Ruiyu（Shanxi Jiaomei Fenxi Mining Group Gaoyang Coal Mine,Xiaoyi Shanxi 032306）Abstract:In response to the problems of poor surrounding rock bearing capacity,fragmentation,and significant impact of mining pressurewhen supporting the withdrawal channel of 12301 fully mechanized mining face,the use of anchor mesh cable and grouting method isproposed for support.Top plate usage specification 21.6 mm 7 300 mm steel strand anchor cable ensures that the anchor end of theanchor cable penetrates into the hard and stable basic roof of the roadway by more than 2 meters,and the anchoring length of the resinanchoring agent used is more than 2 meters.The grouting holes and chemical slurry are used to fill the roof cracks between the anchorcables,enhancing the coupling effect between the anchor cable and the roof rock layer while enhancing the bearing capacity of the roofrock layer;Grouting is carried out near the upper part of the roadway to improve the stability of the fractured coal body and avoid theproblem of rock fragmentation under mining pressure.After on-site application,the withdrawal channel of the 12301 fully mechanizedmining face remained stable,and the deformation of the roof,floor,and roadway sides were controlled at 58 mm and 51 mm,respectively.There were no roof falls(roof leakage),wall fragmentation,etc.The space of the withdrawal channel can meet the withdrawal needs of thefully mechanized mining equipment,and significant surrounding rock support effects were achieved on site.Key words:coal mining;withdrawal channel;Broken surrounding rock;long anchor rope;grouting西安：西安科技大学，2019.7侯殿坤，訾凤兵，卜庆为.李家塔煤矿综采 308 工作面回撤通道支护技术研究J.煤炭与化工，2018，41（1）：5-9.8王春健.综采工作面回撤通道桁架锚索支护技术应用J.煤炭科技，2016（3）：93-94.9侯殿坤，訾凤兵.煤矿综采工作面回撤通道支护技术及应用J.现代工业经济和信息化，2016，6（16）：63-64.（编辑：王婧）磨损、断裂等情况，对井下带式输送机的安全运输作业提供了一定的安全保障。5结语带式输送机作为现阶段矿井的重要运输设备，其运行过程中的安全稳定性关乎到了整个煤矿企业的生产进度以及经济效益。然而持续的高强度作业会导致输送带出现高温、磨损，甚至断裂的情况。为了预防这一问题，本文研制出了一种基于机器视觉技术的输送带识别系统，同时还进行了实验来验证其可行性。结果表明，该系统能够通过采集输送带图像很好的反映输送带的具体情况，保障了井下的安全生产，有一定的应用价值。参考文献1耿杰龙.基于机器视觉技术的输送带撕裂检测应用研究J.煤矿现代化，2018（4）：64-66.2杨彦利，苗长云，亢伉.基于机器视觉的矿用输送带在线监测技术J.矿山机械，2012，40（8）：58-61.3曹成，金林，赵娜娜.矿用带式输送机纵向撕裂检测方法研究J.煤炭工程，2010（2）：92-93；96.（编辑：柴晓峰）Machine Vision Technology in Mining Conveyor Belt ProtectionHao Wei（Production Dispatching Command Center,Tunlan Mine,Shanxi Coking Coal Group Co.,Ltd.,GujiaoShanxi 030200）Abstract:The belt conveyor in coal mines is responsible for the main transportation work underground,however,it is easy to havelongitudinal breakage during its operation,the consequences of which will not only delay the normal production of coal mines,but alsoendanger the personal safety of workers.At present,the more common conveyor belt guards belong to the occurrence recognition type,which actually identifies the belt when it breaks and stops.Based on this,the design of the identification system based on machine visiontechnology will collect the image signal of the conveyor belt in real time,while proposing further processing of the collected information.Ithas been demonstrated that the system can make a timely judgment and shutdown when the conveyor belt breaks.Key words:conveyor belt;fracture;machine vision technology;image processing（上接第 295 页）欢迎投稿 欢迎订阅联系电话：[phone]电子邮箱：298