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    110,工法无煤柱开采技术试验方法研究

    时间：2023-01-12 13:50:19来源：百花范文网本文已影响人

    白高飞

    （汾西矿业集团生产管理部，山西 介休 032000）

    110 工法具体应用指的就是将一个采煤工作面一条顺槽利用切顶卸压、补强支护等技术保留下一个工作面的回采顺槽，从而在采煤作业开展时，只需要在作业面挖掘一条顺槽，不需要设置保护煤柱的一项开采工作，通过对该项工艺进行应用，能够保证煤矿开采作业顺利进行，提高煤矿开采经济效益，降低事故发生几率。

    某煤矿位于整个河田中段，矿井交通十分便利，这为煤矿开采提供了便利条件。相关调查结果表明，整个矿井煤炭储量约为11.78 亿t，可采储量约为6.21 亿t。对矿井整体情况进行分析，矿井每年生产煤炭量约为485 万t，整个矿井每层一共为6 层，煤层赋存十分稳定，结构十分稳定，整个煤矿中的煤炭资源以焦煤为主，煤矿开采过程中，矿井瓦斯涌出量约为63.21 m3/t，涌水量约为的148.5 m3/h。

    2.1 超强补强支护

    2212 工作面回风顺槽煤层顶板稳定性墙，顶部处围岩层十分坚硬，可对以往支护进行补强加固处理。在2212 工作面顺槽边缘里采用恒阻大变形锚索，针对煤层顶板进行补强悬吊处理。将恒阻器安装在指定位置处之后，在煤矿开采时，顶板出现动压后，安装的恒阻器将会发生滑动，从而抵御由于冲击而产生的能量，实现对煤矿支护结构的有效保护，降低安全事故发生几率[1]。

    通过设置两排变形恒阻锚索而形成一个不强支护结构，靠近矿井采空区域布置了一排锚索，与切顶线间距离约为0.3 m，另一排锚索与靠近矿井采空区域锚索间距离为1.0 m，在具体布置时，通过对W 型钢带进行应用，将支护结构连接成一个整体。在煤矿巷道中安排一排锚索，锚索间距离要控制在2.0 m，长度约为8.5 m，为了安装的锚索能够满足应用需求，预紧锚索预应力需要超过27.8 t。施工现场中采用的恒阻大变形锚索的规格，如表1 所示。

    表1 恒阻大变形锚索的规格

    在施工现场要开展拉拔试验，具体试验开展时，锚固剂的锚固力要超过41.8 t，而且要针对留巷段之外区域内进行支护作业，从而为煤矿开采进行时，无煤柱开采技术的实施，开采作业顺利进行，提高煤矿产量和经济效益提供强有力的支持。

    2.2 煤矿内单体桩支护

    对煤矿具体情况进行分析可以发现，超前支护区域在煤矿开采面超前采动影响区间之内，矿井巷道顶板在煤矿开采时需要承受巨大压力，为了保证煤矿开采顺利进行，要加强支护单体桩，避免发生安全事故。通过对煤矿情况进行测量可以发现，两根单体柱与巷帮之间距离约为112.5 cm，要将花边梁安装在单体柱顶部，两排单桩柱距离约为101.5 cm。煤矿开采期间，相关工作人员要对煤矿矿井气情况进行详细分析，结合矿井内支护具体情况可以确定，在矿井切缝一侧可能会发生顶板跨落风险，一旦发生垮落现象，不仅会对煤矿开采进行造成不良影响，降低开采经济效益，甚至会造成人员伤亡[2]。此外，侧顶板处还可能会发生摩擦下坠问题，因此，工作人员要做好顶板支护作业。在煤矿开采期间，为了保证巷道稳定，最好利用U型钢，将其与单体柱进行结合，将钢筋网挂好，保证煤矿开采稳定性。

    2.3 科学设计预留切缝和瓦斯封堵

    2.3.1 设计预留切缝

    依据事先设好的方向，采用双向聚能爆破预裂技术开展作业，施工人员将用于爆破的炸药放在聚能装置内。在进行炸药起爆之后，让围岩结构能够均匀承受外界压力，而且要依据设定方向，通过集中受力方式成型，该项技术在具体应用时相对简单，将煤矿开采时采用的炮孔设置在预裂线上即可。考虑到钻孔处岩石发生了断裂情况，因此，采用炸药进行爆破并不会消耗大量能源，通过对聚能装置进行应用，能够实现对围岩结构的有效保护，确保围岩结构不会遭受严重破坏，从而实现对巷道顶板的保护。结合过去煤矿开采留巷经验来看，预裂切缝深度需要达到采高高度的2.5 倍，本次煤矿开采的采高高度为1.6 m，预裂切缝深度为4.0 m。在进行单孔试验时，要对装药量进行确定，依据间隔爆破掌握装药内裂纹状况，若孔内并未达到裂纹率标准，要再次开展爆破试验[3]。

    2.3.2 瓦斯封堵设计

    开展留巷侧支护时，要临时封堵采空区一侧，采空区一侧要布置风筒布，并且要缝合搭缝处，从而实现度采空区的保护，减少涌入到采空区内的瓦斯量，在该期间，采用快速密闭喷涂材料，喷涂留巷支护区域。顶板垮落稳定后，进行初次喷涂和复喷，喷涂要求如表2 所示。

    表2 喷涂要求

    2.4 钻孔设计

    2212 工作面轨道巷道距离巷道北侧帮轮廓线1.2 m 处，将用于治理瓦斯的钻孔布置在顶板上，每一组一共布置3 个钻孔，组间距离为6.3 m，钻孔与巷道轮廓线的角度大小为44°。需要施工人员注意的是，在进行钻孔作业时，施工人员要依据现场具体情况，对钻孔倾斜角度进行调整，完成钻孔作业后，需要将抽采系统带入到煤矿中，从而为后续煤矿开采作业进行提供支持。

    3.1 监测煤矿矿压结果

    在煤矿开采时，采用视频监测系统监测被监测位置位移和压力的变化情况，通过监测结果，全面掌握围岩动态情况，动态管理巷道支护结构的改变。系统监测内容主要包括表面位移、变形量、单体支柱受力等各项情况的全面监测。通过对收敛仪器测量不同点抵达到基准点距离，在2212 工作面回风顺槽试验段，间隔14.5m 安装矿压观测设备，常用的设备有锚索应力计、离层仪等。针对作业中采用的单体柱压力表，受条件限制，在具体监测时，采取观测系统与人工观测相结合方式进行，而且要指派专人对监测结果进行记录。采用110 工法，监测矿压得到了下列结果：

    1）2212 工作面顶板坚硬，埋深浅，超前压力不显著，因此，并监测到2212 工作面顶板发生了离析情况。留巷段矿压显著，随着时间推移，顶板将会达到最大值，随后将会处于平缓，最终将会处于稳定状态[4]。

    2）从巷帮到切顶线顶板会呈现出移动变化规律，切顶线变化值最大，具体效果与支护结构强度、爆破效果都有着紧密关联。

    3.2 试验开展期间需要注意的内容

    采用钢筋网与U 型钢构成挡矸支护结构，在支架后约220 m 处，利用钢筋网和U 型钢制作成护帮结构。在具体作业开展时，利用木楔子固定U 型钢，将钢筋网挂在一侧，将巷帮与钢筋网搭接起来，从煤矿开采情况来看，采用直径为6.5 mm 钢筋网。

    在煤矿巷道稳定后，对于可能发生垮落部分进行填充，去除掉单体支柱。在煤矿开采过程中，要全面结合矿压监测结果，适当调整巷道，采用高分子材料封闭巷道。

    煤矿开采施工期间，要对比设计参数与设计参数，确保两者数据保持一致，锚索预紧力大小需要达到设计要求标准。如果在作业过程中遇到了特殊情况，要对局部支护结构进行修改，保证切缝与锚索质量能够达到要求标准。观测设点矿压情况，依据具体情况，关闭瓦斯抽放口阀门。

    对矿区的2212 工作面开展工业性试验，综采工作面切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术在具体应用过程中，在巷道成型、切顶卸压、支护等方面都取得了不错效果，留巷段巷道切缝侧临时支护，如图1 所示。

    图1 留巷段巷道切缝侧临时支护图

    在煤开开采期间采用110 工法能够避免煤矿中巷道顶板发生大幅度下沉问题，在确保煤矿顺利开采基础上，降低支护成本；
    节约顺槽掘进作业量与煤柱资源；
    保证巷道整体气密性能够达到固定要求，从而为煤矿开采作业顺利进行提供强有力的支持。

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