曉南礦召開“110工法”階段性總結研討會

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為確保曉南礦“110工法”的順利實施,及時總結經驗,為下一步工作提供指導。曉南礦于1月5日組織中國礦大、工程地測大隊、生產科、刨煤隊、綜維隊等相關單位負責人及礦相關領導召開了“110工法”階段性總結研討會,會議由曉南礦礦長石振文主持。

2019年12月2日至2020年1月1日曉南礦N1-1502運順“110工法”留巷110m,恒阻錨索施工802根,其中切縫側恒阻錨索施工574根,516.6m;巷中側恒阻錨索施工228根,410.4m;切縫鉆孔施工822個,411m、切縫爆破734個,367m;擋矸U型鋼施工189組;設立礦壓監測站6站,對恒阻錨索受力及變形、單體受力及縮量、巷道表面位移、碎石幫側向力、頂板離層進行了監測和統計。通過對近一個月的監測數據進行整理和分析得出如下結論:

1 、支架工作阻力

?(1)沿工作面傾向長度,壓力呈明顯的分區特征。

(2)切縫側卸壓顯著,其液壓支架平均壓力為16.16 MPa,影響范圍0-20 m;工作面中部受切縫的影響,液壓支架平均壓力為20.45 MPa,影響范圍20-100 m;工作面右側未受切縫的影響,液壓支架平均壓力為25.78 MPa,范圍100-210 m。

(3)切縫側平均壓力比工作面中部區域降低約21%,相對未切縫側壓力降低約37%。

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圖1 工作面壓力分布

2 、恒阻錨索受力規律

根據工作面推進情況和錨索應力計布置情況,選擇 3#測站恒阻錨索應力監測為典型監測進行分析。3#測點距留巷開始位置50m,錨索應力計的錨索受力變化曲線如圖2所示。

通過曲線分析可以得到錨索應力變化的具體情況,曲線增大起始位置為超前工作面15m處,工作面回采過后,錨索受力開始增加,滯后工作面30m處時錨索受力達到350KN,之后錨索受力變化不大。

工作面的推進產生的超前集中應力對錨索受力產生輕微影響, 3#測點超前工作面 15m 位置錨索受力有輕微升高,超前10m升高開始明顯,分析原因主要是頂板條件完整堅硬,預裂切縫切斷了部分應力傳遞,巷道中超前壓力顯現不明顯。

圖2 3#錨索應力值變化曲線

3 、臨時支護單體受力規律

選擇 2#測站滯后單體支柱壓力為典型進行分析,其位置距開始留巷 30m,滯后單體支柱壓力變化曲線如圖3所示。

圖3 2#測站單體受力變化曲線

(1)通過統計發現,相同斷面情況下,越靠近切縫側滯后單體支柱壓力增量越大,單體逐漸遠離工作面的過程中,靠近切縫側單體壓力由 18.1MPa 增加至 22.4MPa,壓力增幅為 4.3MPa, 而靠近巷中側的單體壓力由 12MPa 增加至 15MPa,壓力增幅為 3MPa,其它單體有類似規律,這與切縫側頂板下沉量較大相對應。

(2)切縫側滯后工作面 32m 之內,單體壓力出現波動,滯后工作面32m后穩定在23MPa,分析原因是底鼓和頂板來壓多重因素的影響。巷中側單體壓力滯后工作面19m處時壓力穩定,說明巷中側單體壓力受頂板壓力影響小于切縫側單體。

(3)兩列單體達到穩定壓力值后,巷中側單體壓力波動明顯大于切縫側,分析原因是巷中側底鼓量大于切縫側,造成巷中側單體壓力出現波動較大。

4 、巷道圍巖變形規律

巷道開挖及切頂作業破壞了巷道周圍巖體中原始地應力的平衡狀態,圍巖應力重新分布,并伴隨著圍巖的變形與破壞。采用切頂成巷技術后,巷旁由實體煤變為松散矸石,圍巖會發生變形以尋求穩定。對留巷段不同位置進行布點觀測,主要監測靠近切縫側和靠近煤柱側巷道頂底板變形情況巷道,變形監測及分析以#1測站為典型監測過程分析。

圖4 ?#1測站巷道變形監測曲線

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圖5 ?#1測站巷道總收斂監測曲線

圖6 ?#1測站底鼓監測曲線

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圖7 ?#1測站頂板下沉監測曲線

圖8 ?底鼓嚴重

圖9? 底板松軟

(1)巷道變形呈非對稱變形特征。切縫側、巷道中部、實體煤側的巷道頂底板收斂量、頂板下沉量、底鼓量均不同。#1測站切縫側、巷道中部、實體煤側頂板下沉量分別為 115 mm、102 mm、 95 mm,切縫側下沉最大,實體煤側下沉最??;底鼓量分別為 263 mm、240 mm、 310 mm,最大底鼓發生在實體煤側。因此,其總變形量分別為 378 mm、342 mm、 405 mm,巷道總變形量最大值位于實體煤側。巷道變形主要為底鼓,切縫側、巷道中部、實體煤側的底鼓占巷道總變形比例分別為69.5%、70.2%、76.5%。

(2)#3測站(距離留巷起點40 m)變形量最大。目前位于架后70 m處,其切縫側、巷道中部、實體煤側的底鼓量分別為 410 mm、530 mm、 650 mm;頂板下沉量分別為 85 mm、76 mm、 70 mm 。巷道變形仍為穩定。

(3)綜合來看, 巷道頂底板收斂變形大致可分為三個階段:第一個階段為架后約0-20 m,此段內基本頂發生彎曲下沉,但尚未斷裂,底板巖體在端頭支架的約束下底鼓緩慢,因此,巷道總變形緩慢增加;第二階段為架后20-90 m,基本頂發生回轉斷裂,采空區矸石未壓實,底部巖體在兩側支承應力作用下發生底鼓,尤其是實體煤一側集中應力較大,因此,巷道總變形快速增大;第三階段為架后90 m以后,采空區矸石逐漸壓實,頂板下沉速度顯著降低,趨于穩定,但是,巷道底部巖體仍為穩定,持續發生緩慢底鼓,因此,巷道總變形仍緩慢進行。

(4)以每天變形量不超過 3mm 為巷道變形趨于穩定的評判標準。則在架后80-100 m范圍后,頂板運動趨于穩定,然而,底鼓仍在緩慢發生,巷道變形仍未穩定。

5 、階段總結及應對措施

1、滯后工作面110m,頂板壓力和頂板變形趨于穩定,但巷道持續底鼓嚴重,巷道總變形仍未穩定。

2、方案設計中初定留巷150m回撤臨時支護,但考慮到N1-1502工作面運輸順槽巷道斷面大(寬5.6m),底鼓嚴重,巷道變形仍未穩定。建議第一次回撤時間調整為滯后工作面250—300m,后根據巷道變形情況可逐步減少臨時支護距離。

3、繼續巷道頂底板移近量、頂板下沉量、底鼓量監測。

4、距停采線300m處切縫鉆孔深度調整為4.5m,裝藥參數調整為3+2,封泥1.5m;恒阻錨索長度調整為6.5m。

5、保證施工質量,尤其恒阻錨索外露長度不能超過300mm;加強巡視,及時更換漏液失效單體。

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