CN110529113A - 一种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法 - Google Patents
一种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开的属于矿井采煤防冲治理技术领域，具体为一种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法，包括以下步骤：S1:联络巷返修：提前对联络巷进行了返修及顶板加固工作，局部进行卧底、挑顶；该种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法，提前形成有效卸压保护带，确保工作面低应力状态，降低采空区侧向支承压力影响，确保工作面附近低应力状态，在两顺槽联络巷前后150m实施帮部煤体爆破，降低煤体应力，提前在联络内向工作面施工深孔大直径卸压孔，实现卸压孔提前贯通，降低联络巷与工作面之间煤柱应力，在工作面胶带顺槽首次全部使用超前支架支护。
Description
技术领域
本发明涉及矿井采煤防冲治理技术领域，具体为一种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法。
背景技术
煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿，当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿，当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿，我国绝大部分煤矿属于井工煤矿，通常包括巷道、井硐和采掘面等等，其中深井厚煤层即是指井工开采3.5m以上，露天开采10m以上的煤层。
而联络巷是配合煤矿进行使用的一种结构形式，是指联络两条巷道的短巷，现代煤矿高产高效，为满足矿井通风的需要，回风大巷由原来1、2条发展为3、4条或者更多，为满足通风和行人的需要，回风大巷之间每间隔一定距离会设置联络巷。
但是现有的联络巷受断层、背斜构造、巷道切割等多因素影响，应力高度集中，工作面推进至联络巷时，工作面超前支承压力、采空区侧向支承压力、构造应力等多因素共同影响下，极易诱发冲击地压，在联络巷冲击危险性分析中，工作面采空区残余支承压力的影响，在背斜的斜坡上易形成剪切应力，这是背斜构造诱发冲击地压的主要因素，在背斜的顶部易出现大变形，随着工作面的推进，孤岛煤体面积逐步缩小，同时受采动影响，断层构造应力释放，因此，受两因素共同作用，孤岛煤体承受的压力不断增加，当工作面进行回采时，工作面超前支承压力与两断层形成的集中应力三者逐渐叠加，形成集中高应力，无法保持工作面均衡稳定推进，防冲安全性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法，以解决上述背景技术中提出的现有的联络巷受断层、背斜构造、巷道切割等多因素影响，应力高度集中，工作面推进至联络巷时，工作面超前支承压力、采空区侧向支承压力、构造应力等多因素共同影响下，极易诱发冲击地压，在联络巷冲击危险性分析中，工作面采空区残余支承压力的影响，在背斜的斜坡上易形成剪切应力，这是背斜构造诱发冲击地压的主要因素，在背斜的顶部易出现大变形，随着工作面的推进，孤岛煤体面积逐步缩小，同时受采动影响，断层构造应力释放，因此，受两因素共同作用，孤岛煤体承受的压力不断增加，当工作面进行回采时，工作面超前支承压力与两断层形成的集中应力三者逐渐叠加，形成集中高应力，无法保持工作面均衡稳定推进，防冲安全性较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法，包括以下步骤：
S1:联络巷返修：提前对联络巷进行了返修及顶板加固工作，局部进行卧底、挑顶，保证巷道高度不低于3.5m；
S2:顶板加固：顶板采用Ф21.6锚索和2.4mT型钢带进行加固，T型钢带顺巷道方向呈迈步式进行布置，与原巷道支护W钢带垂直，每根钢带配合3根锚索进行锚固，锚索间排距0.9m*2.0m，锚固时采用300×300×16mm的锚索托盘；
S3:加强支护：两端头各10m范围打木垛，端头各5个木垛填充煤矸袋，中间木垛间距15m/个，木垛采用板梁按照“#”字型进行布置，每层两块板梁，最上层的板梁要与巷道顶板进行接顶，并采用木楔进行刹紧，板梁搭接处外露长度不得小于0.2m，且外露长度要一致；
S4:一次卸压：在工作面两顺槽联络巷前后150m范围内巷道里帮，利用卸压孔实施帮部爆破卸压，间距10m～12m，孔深14m～16m，需要保持间距一致，孔深一致；
S5:一次钻孔：联络巷距离工作面340m～350m之前，在联络巷内施工 大直径卸压孔，钻孔间距1m，南帮孔深30m～35m，北帮孔深25m～30m，需保证钻孔间距一致；
S6:二次钻孔：工作面过联络巷期间，在轨道顺槽两帮及胶带顺槽里帮超前工作面300m～320m范围实施大直径钻孔卸压，孔深20m～25m，钻孔直径125mm，孔间距1m；
S7:三次钻孔：工作面胶带顺槽联络巷前后150m范围内施工孔深50m，间距2m帮部卸压孔；过联络巷期间，超前工作面300m在原卸压孔中间补打一个孔深25m，孔径125mm的卸压孔，需保证补打孔的中心点与原卸压孔的中心点保持一致；
S8:二次卸压：工作面过联络巷前，完成联络巷前后150m范围的扫孔卸压工作；
S9:四次钻孔：工作面轨道顺槽距离联络巷25m～30m时，在工作面开始向溜头方向垂直煤壁施工大直径卸压孔，泄压孔的中心点位置水平，钻孔间距1.5m～2m，孔深23m～25m；
S10:三次卸压：工作面过联络巷期间，两顺槽出现应力预警时，对预警点前后10m～15m范围内进行二次卸压，钻孔间距1m～2m，孔深20m～25m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法，采用了过高应力区提前扫孔卸压的方案，在联络巷前后各300m进行一次全面扫孔卸压，提前形成有效的卸压保护带，确保工作面的低应力状态，降低采空区侧向支承压力影响，在胶顺侧施工孔深50m大孔深卸压孔，将高应力区逐步向远离工作面侧转移，确保工作面附近的低应力状态，在两顺槽联络巷前后150m实施帮部煤体爆破，降低煤体应力，提前在联络内向工作面施工深孔大直径卸压孔，同时在工作面内向联络巷方向施工大直径卸压孔，实现卸压孔提前贯通，降低联络巷与工作面之间煤柱应力，在工作面胶带顺槽首次全部使用超前支架支护，并将超期支护长度增加到150m增加支护强度，强化高应力区限员准入管理。
附图说明
图1为本发明联络巷顶板支护平面示意图；
图2为本发明联络巷返修示意图；
图3为本发明联络巷卸压工程施工示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法，包括以下步骤：
S1:联络巷返修：提前对联络巷进行了返修及顶板加固工作，局部进行卧底、挑顶，保证巷道高度不低于3.5m；
S2:顶板加固：顶板采用Ф21.6锚索和2.4mT型钢带进行加固，T型钢带顺巷道方向呈迈步式进行布置，与原巷道支护W钢带垂直，每根钢带配合3根锚索进行锚固，锚索间排距0.9m*2.0m，锚固时采用300×300×16mm的锚索托盘；
S3:加强支护：两端头各10m范围打木垛，端头各5个木垛填充煤矸袋，中间木垛间距15m/个，木垛采用板梁按照“#”字型进行布置，每层两块板梁，最上层的板梁要与巷道顶板进行接顶，并采用木楔进行刹紧，板梁搭接处外露长度不得小于0.2m，且外露长度要一致；
S4:一次卸压：在工作面两顺槽联络巷前后150m范围内巷道里帮，利用卸压孔实施帮部爆破卸压，间距10m～12m，孔深14m～16m,需要保持间距一致，孔深一致；
S5:一次钻孔：联络巷距离工作面340m～350m之前，在联络巷内施工 大直径卸压孔，钻孔间距1m，南帮孔深30m～35m，北帮孔深25m～30m，需保证钻孔间距一致；
S6:二次钻孔：工作面过联络巷期间，在轨道顺槽两帮及胶带顺槽里帮超前工作面300m～320m范围实施大直径钻孔卸压，孔深20m～25m，钻孔直径125mm，孔间距1m；
S7:三次钻孔：工作面胶带顺槽联络巷前后150m范围内施工孔深50m，间距2m帮部卸压孔；过联络巷期间，超前工作面300m在原卸压孔中间补打一个孔深25m，孔径125mm的卸压孔，需保证补打孔的中心点与原卸压孔的中心点保持一致；
S8:二次卸压：工作面过联络巷前，完成联络巷前后150m范围的扫孔卸压工作；
S9:四次钻孔：工作面轨道顺槽距离联络巷25m～30m时，在工作面开始向溜头方向垂直煤壁施工大直径卸压孔，泄压孔的中心点位置水平，钻孔间距1.5m～2m，孔深23m～25m；
S10:三次卸压：工作面过联络巷期间，两顺槽出现应力预警时，对预警点前后10m～15m范围内进行二次卸压，钻孔间距1m～2m，孔深20m～25m。
实施例1
S1:联络巷返修：提前对联络巷进行了返修及顶板加固工作，局部进行卧底、挑顶，保证巷道高度为3.5m；
S2:顶板加固：顶板采用Ф21.6锚索和2.4mT型钢带进行加固，T型钢带顺巷道方向呈迈步式进行布置，与原巷道支护W钢带垂直，每根钢带配合3根锚索进行锚固，锚索间排距0.9m*2.0m，锚固时采用300×300×16mm的锚索托盘；
S3:加强支护：两端头各10m范围打木垛，端头各5个木垛填充煤矸袋，中间木垛间距15m/个，木垛采用板梁按照“#”字型进行布置，每层两块板梁，最上层的板梁要与巷道顶板进行接顶，并采用木楔进行刹紧，板梁搭接处外露长度不得小于0.2m，且外露长度要一致；
S4:一次卸压：在工作面两顺槽联络巷前后150m范围内巷道里帮，利用卸压孔实施帮部爆破卸压，间距12m，孔深16m,需要保持间距一致，孔深一致，工作面距离联络巷200m时，对联络巷进行封闭管理，严禁任何人员进入；
S5:一次钻孔：联络巷距离工作面350m之前，在联络巷内施工大直径卸压孔，钻孔间距1m，南帮孔深35m，北帮孔深25m～30m，需保证钻孔间距一致，工作面胶带顺槽超前300m范围内严禁任何采掘活动；
S6:二次钻孔：工作面过联络巷期间，在轨道顺槽两帮及胶带顺槽里帮超前工作面320m范围实施大直径钻孔卸压，孔深25m，钻孔直径125mm，孔间距1m，工作面过联络巷期间，工作面日释放能量达到5*104J时，对工作面进行限产处理，通知工作面放慢割煤速度，按照单班生产不得超过2刀，全天不得超过3刀组织生产，工作面日释放能量达到7*104J时，对工作面进行停产处理，停产时间不得低于2小时，直到采场能量释放稳定，超前应力无异常变化；
S7:三次钻孔：工作面胶带顺槽联络巷前后150m范围内施工孔深50m，间距2m帮部卸压孔；过联络巷期间，超前工作面300m在原卸压孔中间补打一个孔深25m，孔径125mm的卸压孔，需保证补打孔的中心点与原卸压孔的中心点保持一致；
S8:二次卸压：工作面过联络巷前，完成联络巷前后150m范围的扫孔卸压工作；
S9:四次钻孔：工作面轨道顺槽距离联络巷30m时，在工作面开始向溜头方向垂直煤壁施工大直径卸压孔，泄压孔的中心点位置水平，钻孔间距2m，孔深25m，工作面生产期间工作面轨道顺槽超前300m范围内、胶带顺槽至联络巷区域严禁任何人员进入；
S10:三次卸压：工作面过联络巷期间，两顺槽出现应力预警时，对预警点前后15m范围内进行二次卸压，钻孔间距2m，孔深25m。
实施例2
工作面过联络巷期间超前支承压力最大影响范围达到220m，远大于过对比例期间的120m，但是，过联络巷期间未出现105J事件，出现104J事件8次，最大能量事件4.5*104J，事件个数及能量远小于过对比例期间；
工作面过联络巷期间，两顺槽出现个别应力监测点预警，但是未出现对比例时的多组应力计同时预警；
相比于实施例期间平均每天3刀的推进速度，过联络巷期间推进速度基本保持在每天4刀，平均每天多推进一刀，增加产量2100吨，产生经济效益136.5万元，增加利润42万元，工作面过联络巷影响时间30天计算，创造经济效益4095万元，增加利润1260万元；
经测试，工作面过联络巷期间，在提前采取了扫孔卸压、帮部爆破卸压、超深孔大直径卸压等措施后，虽然联络巷冲击危险性评价远大于对比例，且工作面超前支承压力影响范围大于对比例，但是工作面基本保持了匀速推采(每天4刀)，推进过程中动压显现稳定，确保应变能或顶板势能均衡释放，避免了较大震动对冲击煤层的扰动影响和触发作用，经济效益好。
综合以上所述，采用了过高应力区提前扫孔卸压的方案，在联络巷前后各300m进行一次全面扫孔卸压，提前形成有效的卸压保护带，确保工作面的低应力状态，降低采空区侧向支承压力影响，在胶顺侧施工孔深50m大孔深卸压孔，将高应力区逐步向远离工作面侧转移，确保工作面附近的低应力状态，在两顺槽联络巷前后150m实施帮部煤体爆破，降低煤体应力，提前在联络内向工作面施工深孔大直径卸压孔，同时在工作面内向联络巷方向施工大直径卸压孔，实现卸压孔提前贯通，降低联络巷与工作面之间煤柱应力，在工作面胶带顺槽首次全部使用超前支架支护，并将超期支护长度增加到150m增加支护强度，强化高应力区限员准入管理。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (1)
1.一种深井厚煤层复杂地质条件多因素耦合高应力区过联络巷防冲方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:联络巷返修：提前对联络巷进行了返修及顶板加固工作，局部进行卧底、挑顶，保证巷道高度不低于3.5m；
S2:顶板加固：顶板采用Ф21.6锚索和2.4mT型钢带进行加固，T型钢带顺巷道方向呈迈步式进行布置，与原巷道支护W钢带垂直，每根钢带配合3根锚索进行锚固，锚索间排距0.9m*2.0m，锚固时采用300×300×16mm的锚索托盘；
S3:加强支护：两端头各10m范围打木垛，端头各5个木垛填充煤矸袋，中间木垛间距15m/个，木垛采用板梁按照“#”字型进行布置，每层两块板梁，最上层的板梁要与巷道顶板进行接顶，并采用木楔进行刹紧，板梁搭接处外露长度不得小于0.2m，且外露长度要一致；
S4:一次卸压：在工作面两顺槽联络巷前后150m范围内巷道里帮，利用卸压孔实施帮部爆破卸压，间距10m～12m，孔深14m～16m,需要保持间距一致，孔深一致；
S5:一次钻孔：联络巷距离工作面340m～350m之前，在联络巷内施工 大直径卸压孔，钻孔间距1m，南帮孔深30m～35m，北帮孔深25m～30m，需保证钻孔间距一致；
S6:二次钻孔：工作面过联络巷期间，在轨道顺槽两帮及胶带顺槽里帮超前工作面300m～320m范围实施大直径钻孔卸压，孔深20m～25m，钻孔直径125mm，孔间距1m；
S7:三次钻孔：工作面胶带顺槽联络巷前后150m范围内施工孔深50m，间距2m帮部卸压孔；过联络巷期间，超前工作面300m在原卸压孔中间补打一个孔深25m，孔径125mm的卸压孔，需保证补打孔的中心点与原卸压孔的中心点保持一致；
S8:二次卸压：工作面过联络巷前，完成联络巷前后150m范围的扫孔卸压工作；
S9:四次钻孔：工作面轨道顺槽距离联络巷25m～30m时，在工作面开始向溜头方向垂直煤壁施工大直径卸压孔，泄压孔的中心点位置水平，钻孔间距1.5m～2m，孔深23m～25m；
S10:三次卸压：工作面过联络巷期间，两顺槽出现应力预警时，对预警点前后10m～15m范围内进行二次卸压，钻孔间距1m～2m，孔深20m～25m。
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