• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

杨仁树课题组提出大幅提高回撤通道围岩稳定性方案

2017-06-12

  这项研究的创新点为:在分析覆岩活动规律的基础上提出了合理的回撤通道位置,在提高支架初撑力的基础上,顶板采用全锚索支护、煤帮为锚网索联合支护。这项研究得到了国家自然科学基金的资金支持。     


  晋煤集团赵庄矿5310工作面为研究对象。赵庄矿主要开采3号煤层,采高大、煤层松软、顶板条件差,各种隐伏断层和构造多,工作面开采条件比较特殊。目前,工作面设备回撤主要采用无预掘回撤通道,即工作面推进至终采线后开掘回撤通道,采用锚杆、锚索支护。但对回撤通道的布置和支护设计多以经验为主,缺乏相应的理论指导。


  回撤通道位置确定   


  5310工作面为典型的高强度开采工作面。工作面推进过程中,移架后直接顶首先在采空区发生离层冒落;基本顶达到其极限跨距后,发生断裂、回转、触矸,基本顶经历“稳定—失稳—再稳定”周而复始的运动过程。

  

  不考虑人为因素时,工作面推进至终采线时,回撤通道与基本顶断裂位置有4种空间关系,即岩块B断裂位置在煤壁上方、在回撤通道上方、在支架上方、在采空区上方。基本顶不同的断裂位置如下图所示。  


    


  通过分析计算确定采用此类回撤通道的必要条件是:周期来压步距L>L1+L2,且保证具有足够的安全距离L3。其中L1为支架尾梁距断裂线的距离,L2为回撤通道煤帮距支架尾梁的距离,L3为回撤通道煤帮距岩块A潜在断裂线的距离。 回撤通道支护方案 围岩控制对策   


  采用FLAC3D软件对回撤通道围岩变形破坏情况进行模拟分析,为了便于计算采用平面模型,模型的长×宽×高为280 m×1 m×120 m,共11 069个单元和19 307个节点。在支护方案选择时应坚持“顶帮协同控制”的原则。


  支护方案  


  回撤通道顶板采用全锚索支护,煤帮采用锚网索联合支护,回撤通道中部区域具体支护方案如下图所示。


     


  顶板支护:采用全锚索支护,锚索为直径为22 mm的1×19股钢绞线,共布置6排。   


  煤帮支护:采用锚杆、锚索加钢筋梯梁支护,每排布置3根锚杆,2根锚索,每排锚杆和锚索采用钢筋梯梁连接。间距为950 mm,排距为1 200 mm。


  现场监测效果  


  工作面最后一次来压结束后继续向前推进4个循环,在最后一个循环前打设锁口锚索。工作面停采后,为了对顶板提供更大的初撑力,防止工作面支架被压死,减轻煤壁的压力,在每台液压支架下方增设两个单体液压支柱,然后采用人工支掘的作业方式先开挖通道的上半部,再用采煤机扫底,保证回撤通道的断面满足要求,按照支护方案进行支护,回撤通道围岩控制效果如下图所示。


     


  这一方案实现了特殊条件下大采高工作面设备的快速搬家倒面。


  文章来源:杨仁树,李永亮,朱晔,等.特殊条件下大采高工作面回撤通道稳定性控制研究[J].煤炭科学技术,2017,45(1):10-15.

  责任编辑:宫在芹

主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联