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大采高工作面过陷落柱安全技术研究.pdf
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1、48/矿业装备 MINING EQUIPMENT工 艺0 引言陷落柱是煤炭开采时常见地质构造类型,对于采面内发育较小且不导水的陷落柱,一般采用直接推过方式1-2。本文以马兰矿 28309 大采高综采工作面过 S182陷落柱为工程实例,结合以往研究成果,针对采面过陷落柱期间采面矿压显现情况,采用差异化煤壁片帮防治技术,确保了采面过陷落柱期间煤壁及顶板稳定,为采面安全快速过陷落柱创造了良好条件。1 工程概况马兰矿 28309 大采高综采工作面回采的 8 号煤层厚度平均 4.22m,属近水平至缓倾斜稳定可采厚煤层,煤层结构简单,含 1 层厚 0.040.15m 稳定夹矸,煤层普氏硬度 2.1。8 号
2、煤层顶板为 L1 泥灰岩,普氏硬度 7.5;底板为粉砂质泥岩,含透镜状黄铁矿结核,普氏硬度5.0。28309 大采高综采工作面整体呈单斜构造,设计皮带巷长 740m、轨道巷长 713m,切眼长 197m。采面皮带巷、轨道巷断面均为矩形,净宽 净高分别为 5.5m4m、4.5m4m,均采用锚网索支护。结合采面矿压观测数据得知,回采期间超前支承压力峰值约在煤壁前方 7m 位置,显著影响范围以及影响范围分别为 17m、50m。依据已有物探及回采巷道掘进揭露资料,在 28309大采高综采工作面回采范围内发育有多个陷落柱,其中对 S182 陷落柱对采面回采影响较为明显,陷落柱长轴、短轴长度分别为 29m
3、、26m,面积为 587m2,钻孔探测显示陷落柱内部充填物以砂质泥岩、砂岩为主,下部有少量涌水。具体 S182 陷落柱在采面内分布位置如图 1 所示。2 采面过陷落柱期间应力演化规律分析在 S182 陷落柱形成过程中围岩应力会重新分布,结合相关研究成果、本采面矿压显现规律以及邻近矿井8#煤层工作面揭露陷落柱情况,判定 S182 陷落柱周边15m 范围内岩体呈塑性状态;塑性区以外 35m 范围仍受陷落柱影响,此范围岩体呈弹性状态。28309 大采高综采工作面在回采推进过 S182 陷落柱时,采动压力与陷落柱影响应力叠加,会给采面顶板及煤壁稳定带来较大孙月星(山西焦煤西山煤电股份有限公司马兰矿,山
4、西古交 030205)摘要:28309 大采高综采工作面过 S182 陷落柱期间,采面采高较大且煤岩体破碎,容易出现片帮、冒顶等问题,不仅制约采面推进速度而且影响回采安全。为确保采面安全回采,在分析采面过陷落柱期间矿压显现规律基础上,提出分阶段对采面管理,现场应用后,实现了安全高效回采。关键词:大采高综采工作面;陷落柱;矿压显现;注浆加固大采高工作面过陷落柱安全技术研究图1 S182陷落柱位置 2023.8 矿业装备/49影响。当 28309 大采高综采工作面与陷落柱间距 85m 时,采面超前支承压力与陷落柱围岩应力开始出现叠加。根据相关研究成果,当采面与陷落柱间距小于应力增高区一半时,叠加应
5、力会大于两应力之和。因此分析在采面与陷落柱相距 8542m 时受叠加应力影响,但是应力集中程度相对较低。当采面与陷落柱距离缩小至 22m 时,采面超前支承压力与陷落柱周边应力叠加达到最大,陷落柱与采面间煤柱呈塑形分布状态。因此,在采面与陷落柱间距为4222m 时,采面与陷落柱间煤柱内应力明显增高,煤柱内部存在弹性区。当采面与陷落柱间距在 22m 以内时,采面与陷落柱间煤柱完全呈塑性状态,煤柱对顶板支撑作用所有降低,且煤柱内裂隙发育,期间采面煤壁容易出现片帮、顶板容易冒落。综合上述分析结果得出,当采面与陷落柱间距在42m 以内时,采面前方煤柱内应力会明显增加,是采面过陷落柱期间需要重点面临的问题
6、,需要重点进行治理。3 采面过陷落柱安全技术措施3.1 采面分阶段管理应力初步叠加区。在采面与陷落柱相距 4222m 时,采面与陷落柱间煤柱内应力不断增高,在此范围内回采时采取以下技术措施:保持采面推进速度稳定,时刻关注采面顶板及煤壁情况;通过追机移机方式减少顶板空顶时间,同时强化采面液压支架管理,确保液压支架初撑力在合理范围内;液压支架移架完成后及时伸出护帮板,及时给煤壁施加一定支护作用力。应力叠加明显区。在采面与陷落柱间距在 22m 以内时,采面与陷落柱间煤柱压力明显增加且煤柱状态由弹性转换成塑形,采面前方煤柱及顶板内应力环境较为复杂,具体采区的措施为:在回采巷道内提前布置长钻孔对该区域煤
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