山西某矿60105工作面回风顺槽支护技术研究.pdf

技术应用andDevelopmentNo.7,2023ManagementMechanical2023年第7 期Total243机械管理开发总第2 4 3 期D0I:10.16525/14-1134/th.2023.07.115山西某矿6 0 10 5 工作面回风顺槽支护技术研究赵岩（山西焦煤西山煤电马兰矿，山西太原030205)摘要：山西某矿按照生产需要接续掘进6 0 10 5 工作面回风顺槽。6 0 10 5 工作面位于井田西北部，顶板泥岩容易破碎，多层分布，局部可能有小的断裂构造，根据巷道用途和围岩层位特征，综合考虑通风、行人、设备运输的要求，本着安全合理的原则，设计巷道断面形状为矩形断面；确定采用锚网喷+锚索补强支护的方式。经实践，该支护方式取得了较好的应用效果，为采掘顺利衔接提供了保障。关键词：回风顺槽；采掘衔接；矩形断面；支护方式中图分类号：TD355文献标识码：A文章编号：10 0 3-7 7 3 X(2023)07-0281-03160105工作面回风顺槽概况60105工作面回风顺槽，巷道长度10 14 m，煤层总厚1.2 m，煤层倾角3 6，巷道掘进前方为实体煤，巷道南侧为6 号一采区上山，巷道西侧18 0 m为60105运输顺槽（未开掘），巷道东侧2 0 m为6 0 10 1运输顺槽，工作面为单斜构造。煤层结构简单，一般含1层夹研，夹研厚度0.2 m左右。煤层平均厚度1.2 m。煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩、砂岩，老顶为太原组L5石灰岩，呈青灰至深灰色，节理发育，层理清晰；底板为泥岩，呈灰色，局部有砂质泥岩，岩性较脆，遇水有软化迹象。掘进工作面6 号煤层直接顶板主要为泥岩、砂质泥岩、砂岩，厚度平均3.8 m；老顶为石灰岩，厚度2.8 m，直接顶泥岩抗压强度为2 8 2 8.8 MPa，抗拉强度0.9 1.2 MPa，属坚硬岩石。底板为泥岩、砂质泥岩或中细粉砂岩，底板泥岩极限抗压强度为4853.6MPa，抗拉强度为2.1 3.0 MPa，属坚硬岩石。掘进过程中遇煤层、顶板破碎带时，要加强顶板支护，防止冒顶事故发生 1-4 根据6 号一采区上山和6 0 10 1工作面掘进揭露地质情况，预计有1条落差大于0.5 m的正断层，断层附近煤层顶板较破碎，所以在掘进期间过断层、裂隙发育带时应加强顺槽超前支护和前期维护；密切观察工作面顶板情况，预防顶板冒落及透水灾害的发生。2春巷道布置60101运输顺槽材料绕道组装好综掘机，6 0 10 5回风顺槽施工计划沿6 0 10 1运输顺槽材料绕道方向继续掘进17.3 m（预计坡度-4 5 0）后以3 4 6 方位角掘进3 0 m（平掘），再以方位角7 6（与回风顺槽垂直）掘进10 m与6 0 10 1运输顺槽贯通，6 0 10 5 回风顺槽通风系统形成。2.1巷道断面特征根据巷道用途、围岩层位特征、安全设施设备安装与检修、巷道交叉情况及服务年限，综合考虑通风、行人、设备运输的要求，本着安全、经济合理的原则，设计巷道断面形状为矩形断面。2.1.1巷道断面计算巷道净宽度采用式（1）计算：B=ai+C1.(1)式中：B为巷道净宽度，mm;ai为非行人侧输送机中线到巷道墙之间的距离，mm；皮带最外边沿距巷道壁5 0 0 mm规定，取ai最小值为10 5 0 mm;ci为人行侧输送机中线距离巷道墙之间的距离，按单轨吊掘进期间平板车最大宽度14 0 0 mm，胶带输送机及单轨吊最外边沿距平板车间距5 0 0 mm规定，并考虑巷道一侧安装各类管线的要求2 0 0 mm，取c最小值为3 15 0 mm。经计算,回风顺槽最小宽度应大于4 2 0 0 mm。巷道净高度采用式（2)计算：H=hi+h2+h3.(2)式中：H为巷道净高度,mm;hi为从底板到顶梁的巷道高度，对于材料顺槽巷道，该数值等于设备与最大件运输设备至顶板之间距离之和，其中考虑运输液压支架时的最大高度（含平板车）取18 0 0 mm，单轨吊连接端与顶板之间距离5 0 0 mm，h 取2 3 0 0 mm;h为平板车高度，取3 2 0 mm；h 3 为从巷道底板到平板车高度,取 5 0 mm。丝经计算,材料顺槽最小高度应2 6 7 0 mm。2.1.2风速及最小巷道断面积验算根据煤矿安全规程中工作面进回风巷最小风速0.25m/s和最大风速4 m/s，结合工作面配风量2 4m/s,则巷道断面积S应为96 mS6m。上述计算值满足风速验算要求，均按最小计算值计算其面积Smin=9.8m。综合以上，6 0 10 5 回风顺槽断面宽高为4 5 0 0mm2700mm合理,如图1所示。2.2支护方式及参数2.2.1永久支护参数1)保护煤柱线内巷道全段采用锚网喷+锚索补收稿日期：2 0 2 2-10-13作者简介：赵岩（197 9），男，辽宁阜新人，大专，毕业于山西大同大学煤矿开采技术专业，助理工程师，从事煤矿技术管理工作。282第3 8 卷机械管理开发钢绞线锚索17.86300mm1.600螺纹钢锚杆0202000mm玻璃钢锚杆800020X2.000mm巷道中线008112114.5001-1正视图锚索顶锚杆帮锚杆1.600BOX1-2俯视图图1支护断面图（单位：mm）强支护。强支护。2)保护煤柱线以西巷道全段采用锚网索支护。3）巷道各开口处均采用4 0 0 0 mm14号三眼槽钢+锚索锁口加强支护，顺槽开口、转弯、贯通时，锁口锚索支护不得少于5 m；各碉室开口时，在碉室开口线外0.2 m处支护一排锁口锚索进行锁口，锁口范围需向两侧超过碉室开口范围5 m。2.2.2永久支护材料规格采用202000mm左旋螺纹钢锚杆开口段顶帮支护，配套使用扭矩螺母紧固。开口掘至5 0 m后改为顶部和右帮采用 2 0 2 0 0 0 mm左旋螺纹钢锚杆和配套加厚螺母和钢托盘，铺设菱形12 号铅丝网。左帮采用MGSL20/1800F全螺纹式树脂锚杆等强螺纹钢式树脂锚杆，铺设铁丝网后，使用配套扭矩螺母和树脂托盘紧固。顶部采用用 12 mm4300mm的钢筋焊接，帮部采用12mm2500mm的钢筋焊接。选用17.86300mm钢绞线锚索，2 7 0 mm270mm16mm方托片及配套锁具。锚固剂采用CK2340和Z2360树脂锚固剂。网片采用菱形12 号铅丝网，搭接长度10 0 mm。绑丝采用16 号铁丝用于网片和钢带之间、网片之间的搭接捆绑。巷道施工保护煤柱线以内所有巷道需进行喷射混凝土支护，喷射混凝土强度为C20,选用P.032.5普通硅酸盐水泥，速凝剂掺加量为水泥质量的3%4%，沙为纯净的河沙，石子过筛，将粒径大于10 mm的石子控制在2 0%以下，并用水冲洗干净，喷浆厚度大于10 0 mm。3支护工艺3.1临时支护护顶装置规格：前探梁采用两根4.2 m长的3 寸钢管，每根前探梁用专用吊环2 个固定于永久支护的锚杆上，用两块长宽厚=3 0 0 0 mm150mm50mm的优质松木木板进行临时护顶，用大木楔绞顶。支护步骤：断面切割成形后，将掘进机退出工作面10 m，停电并闭锁其隔离开关，盖好炮头防护罩。前移前探梁，将前探梁窜入空顶区，然后将绞顶木板放到前探梁上，用大木楔绞实、背紧。控顶距离：围岩稳定最大控顶距2.0 m，最小控顶距0.4 m，围岩破碎时支护紧跟迎头。3.2安装顶锚杆采用MQT-130/2.8s锚杆钻机、28mm钻头、B-IP系列可接长钻杆打眼，从靠近红外线的一根锚杆位置向两帮扩展施工顶锚杆眼，打眼深度为2 10 0 mm，施工打眼时，锚杆机必须垂直放平、固定垫稳。打眼施工完成后送树脂锚固剂，使用CK2340型树脂锚固剂和Z2360型树脂锚固剂各1个，向锚杆眼内装人，锚固剂装好后，用锚杆推入孔底压实。搅拌树脂锚固剂，连接套将钻机与锚杆销螺母进行连接，后升起钻机，缓慢推送锚杆至孔底后，停止升钻机，搅拌2 0 3 5 s后停机。15 2 0 min后，进行挂网、安装托盘紧固锚杆施工，使用力矩扳手进行检查，紧固力不小于10 0 Nm。金属网铺设要求平整、拉紧、贴顶、不留网包，锚杆露出螺母长度10 5 0 mm；锚固力90 kN。3.3安装帮锚杆对巷道两帮进行施工修整，先修整两帮上部防止巷道片帮，两帮上部成型后进行打眼，安装上部两排锚杆，上部安装后再安装下部锚杆。运用YT28气腿式凿岩机配合使用2.0 m的煤岩钻杆打眼，打眼时抖动钻杆排净转孔内的杂物。向锚杆眼内推人CK2340型树脂锚固剂和Z2360型树脂锚固剂各1支，用锚杆缓慢地推人钻孔孔底。用连接套将风钻与锚杆销螺母进行连接后，送人到锚杆孔底，搅拌充分（2 0 3 0 s）后停机撤钻。15 2 0 min后进行挂网，施工安装托板并紧固锚杆，用力矩扳手检查紧固力，螺纹钢锚杆紧固力大于10 0 Nm，树脂锚杆紧固力大于4 0 Nm为宜。金属网铺设要求平整、拉紧、贴帮、不留网包锚杆露出螺母长度10 5 0 mm，锚固力7 0 kN。3.4安装锚索锚索孔施工，按巷道中心线拉线定位，采用锚杆钻机打眼施工。使用树脂锚固剂，向锚索孔眼推人CK2340型树脂锚固剂1支、Z2360型树脂锚固剂2支，用钢绞线平稳将锚固剂推人孔底。搅拌树脂锚固剂，连接套将锚杆钻机与钢绞线连接后，升起锚杆钻（编辑：李俊慧上接第2 8 0 页283赵岩：山西某矿6 0 10 5 工作面回风顺槽支护技术研究2023年第7 期机将钢绞线推至孔底压实，充分搅拌3 0 4 0 s后停机，等待2 4 min收机撤钻。上锁具，用锚索锁具锁紧槽钢固定在锚索上。锚索露出锁具长度15 0 2 5 0 mm之间，符合施工要求，锚固力为2 0 0 kN。4这过断层施工巷道在施工过程中如遇断层、破碎带、顶板破碎、岩层不稳定时，最大截割距离为0.8 m，即截割一排停机，打一排锚杆（索)再进行截割，每截割一排打一排锚杆（索）,如此循环进行。遇断层、破碎带、顶板破碎、岩层不稳定等地段时，及时变更顶板锚杆、锚索的间排距，锚杆根据巷道顶板实际情况进行调整，顶板锚索变更间排距为1.6 m、0.8 m。必要时采用有效的超前支护，当锚索支护失效时，采用锚网支护+钢棚支护方式。5结语山西某矿6 0 10 5 回风顺槽，顶板泥岩容易破碎，多层分布，局部可能有小的断裂构造及围岩层位特征。设计了矩形巷道，通过采用锚网喷+锚索补强支护的方式。取得了较好的应用效果，为采掘衔接提供了安全保障。实现了矿井安全、高效、经济合理的生产。参考文献1王国辉.煤矿巷道快速掘进支护工艺研究 J.机械管理开发，2022,37(5):92-94.2王建国.复合顶板锚网索支护工艺研究 J.山西化工，2 0 2 2，4 2(1):127-128;134.3赵鸿亮，党其.掘进巷道过断层支护工艺优化 J.山西冶金，2021,44(4):284-285.4张道文，赵红涛，台洪斌，等.煤矿大断面巷道超前临时支护技术研究 J.能源与环保，2 0 2 2,4 4（3）：2 8 2-2 8 6;2 91.（编辑：王婧）Research on the Support Technology of the Return Wind Chute of a Mine in Shanxi 60105Working FaceZhao Yan(Shanxi Coking Coal Xishan Coal Power Malan Mine,Taiyuan Shanxi 030205,China)Abstract:A mine in Shanxi Province needs to dig 60105 backwind chute successively according to production needs.60105 working faceis located in the northwest of the shaft field,the roof mudstone is easy to break,multi-layer distribution,there may be small local fracturestructure,according to the purpose of the roadway and the characteristics of the surrounding rock layer,comprehensive consideration ofventilation,pedestrian,equipment transportation requirements,in line with the principle of safety and reasonable,the design roadwaysection shape is rectangular section;determine the use of Anchor network spraying+anchor cable reinforcement support method.Thedesign is based on the principle of safety and reasonableness.Key words:return air channel;mining connection;rectangular section;support method2王高军.矿井压风系统自动控制改造技术应用 J.山东煤炭科技,2 0 2 1,3 9(9):17 9-18 0;18 6.3时珏.矿井压风系统自动控制改造研究 J.能源与节能,2 0 2 1(9)：116-118.4武昌有.KC-YF/I型压风机远程监控系统及应用 J.当代化工研究,2 0 2 1(17):7 7-7 8.5李建红.煤矿压风机远程自动控制系统的研究与应用 J.自动化应用,2 0 2 0(11)：2 4-2 5.6王文波.基于PLC的煤矿压风机自动控制系统研究 J.自动化应用,2 0 2 0(7):18-2 0.7贺广强，宋永滦，刘富光.煤矿压风机远程自动化控制系统的研究与应用 J.科技视界，2 0 19(3 1)：7 7-7 8.8李璐.煤矿地面压风机无人值守集中控制系统的应用研究.机械管理开发,2 0 19,3 4(10):2 18-2 2 0.9苗兴平，王永红，董明.太平煤矿压风机组远程智能控制技术改造J.矿业安全与环保，2 0 18,4 5（4：114-117.Application of Remote Intelligent Control Technology in Coal Mine Compressor ControApplication of Remote Intelligent Control Technology in Coal Mine Compressor ControlWang Huijie(Shuangliu Coal Mine,Shanxi Province Fenxi Mining(Group)Company Limited,Liulin Shanxi 033300,China)Abstract:In order to improve the quality of underground pressurized air and reduce the energy consumption of pressurized air,remoteintlligent control technology is applied to the operation control of pressurized air fans.According to the existing situation of the pressurizedair system,remote intelligent control of the pressurized air unit is realized from adding control module,monitoring sensor,communicationsystem and constant pressure air supply system,etc.The key technologies of remote intelligent control and application effects are analyzed.After the field application,the real-time monitoring and remote intelligent control of the pressurized air unit operation can be realized,which can not only improve the operation efficiency,reliability and pressurized air quality of the pressurized air unit,but also reduce thepower consumption and human resources cost to a certain extent,and achieve certain economic and safety benefits.Key words:coal production;pressurized air system;air compressor unit;remote control;intelligent control