牛尚劍
(山西臨汾西山能源有限責(zé)任公司,山西 臨汾 041000)
山西臨汾西山生輝煤業(yè)有限公司20110放頂煤工作面位于井田西北部一采區(qū),地層傾角3~15°,工作面順槽長987m,切眼長170m,煤層頂板為石灰?guī)r,厚度11.81~13.45m,平均12.46m,單向抗壓強(qiáng)度平均62.5MPa,單向抗拉強(qiáng)度平均3.93MPa,抗剪強(qiáng)度平均7.70MPa,頂板易管理。煤層底板為粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖,灰黑色,致密性脆,遇水易軟化,易發(fā)生底鼓現(xiàn)象,但隔水性好,較易管理。
工作面采用走向長壁后退式低位放頂煤法,全部垮落法管理頂板,循環(huán)進(jìn)度0.6m,工作面采高2.5m,放頂煤高度4.8m,采放比為1:1.92。
20110運(yùn)輸順槽為矩形斷面,沿9+10+11號煤層底板掘進(jìn),順槽寬4.2m,高2.6m,斷面積10.9m2,均為全煤巷道。9+10+11號煤平均厚度為7.3m。
20110運(yùn)輸順槽頂板每排打5根錨桿,錨桿間距為1000mm。巷道兩幫各布置3根錨桿,錨桿間距為1000mm。最上端和最下端錨桿分別距頂、底板300mm,錨桿的排距為900mm。
支護(hù)參數(shù)為:頂板和兩幫錨桿參數(shù):頂錨桿采用Φ20mm、長度2000mm的20MnSi左旋無縱筋螺紋鋼等強(qiáng)錨桿,間排距為1000mm×900mm;煤柱側(cè)幫錨桿選擇Ф20mm的20MnSi左旋無縱筋螺紋鋼等強(qiáng)錨桿,回采側(cè)幫錨桿選擇Ф20mm的玻璃鋼錨桿方便采煤機(jī)進(jìn)行回采割煤,間排距為1000mm×900mm,長度2000mm。使用的藥卷規(guī)格為K2335和Z2360,采用金屬網(wǎng)和鋼筋梯子梁聯(lián)合支護(hù),施工時候錨桿預(yù)緊力矩不少于300N·m[1-2]。
頂板錨索參數(shù): 20110運(yùn)輸順槽錨索采用Ф17.8mm、長度6500mm的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線,錨索間排距為2000×2700mm,每排2根。金屬菱形網(wǎng)規(guī)格為6000×1000mm,網(wǎng)格尺寸為50×50mm,網(wǎng)與網(wǎng)間允許搭接200mm,用14#扎絲聯(lián)網(wǎng),要求孔孔相聯(lián)。錨索預(yù)緊力≥200kN[3]。所用樹脂藥卷型號為2支Z23603與1支K2335[4]。見圖1。
圖1 20110放頂煤工作面運(yùn)輸順槽斷面支護(hù)(mm)
20110運(yùn)輸順槽總長度987m,在運(yùn)輸順槽100m處布置第1個測點(diǎn),間隔80m布置第2個測點(diǎn),觀測巷道圍巖表面位移量,觀測周期為45d,觀測頻率為2d一次。分別觀測放頂煤工作面運(yùn)輸順槽頂板下沉量、底板鼓起量、左幫移近量和右?guī)鸵平?。觀測數(shù)據(jù)匯總得圖2所示為巷道表面位移變化圖。
由圖2可以看出,放頂煤工作面運(yùn)輸順槽在掘進(jìn)初期2個星期內(nèi)巷道圍巖變形量比較大。但在29d后頂板下沉量、底板鼓起量、左幫移近量和右?guī)鸵平块_始慢慢趨于穩(wěn)定。運(yùn)輸順槽錨桿、錨索支護(hù)后,圍巖變形量、頂板下沉量穩(wěn)定在130mm,底板鼓起量穩(wěn)定在90mm,左幫移近量穩(wěn)定在112mm,右?guī)鸵平糠€(wěn)定在120mm。
圖2 巷道表面位移變化圖
(1)20110放頂煤工作面運(yùn)輸順槽掘進(jìn)初期圍巖變形量較大,頂板下沉量從第1d的15mm增加到第7d的50mm,圍巖變形速率達(dá)到5mm/d,需加強(qiáng)初期支護(hù)。
(2)現(xiàn)場觀測結(jié)果表明,錨網(wǎng)索支護(hù)方案可有效控制20110放頂煤工作面運(yùn)輸順槽圍巖變形,支護(hù)后巷道圍巖總體變形量較小,能保證礦井放頂煤工作面正常生產(chǎn)安全。