塔山礦石炭系特厚煤層巷道

頂板管理工作匯報2015年8月13日TONGMEIDATANGTASHANCOALMINECO.,LTD同煤大唐塔山煤礦有限公司塔山礦石炭系特厚煤層巷道

頂板管理工作匯報2015年8月13地質基礎資料分析頂板支護發展歷程及現狀塔山礦頂板支護存在的問題目前頂板管理的一些好做法下一步改進方向主要內容地質基礎資料分析主要內容一、地質基礎資料分析1-5m混煤層疏松、性脆易碎

變質硅化煤1～6m煤層賦存特點8-20m特厚煤層，一、二盤區平均15.7m；煤層沉積不穩定，一般情況夾矸10-15層，含矸率16%；煤層結構復雜，層理節理較發育；煤質疏松，性脆易碎。受火成巖侵入影響，上部煤層遭到受熱變質，形成混煤結構，煤質疏松，性脆易碎。6m水平層理、傾斜節理層4m垂直節理層煤層結構圖一、地質基礎資料分析1-5m混煤層疏松、性脆易碎變質硅化煤地應力場分布規律地應力場的主導方向也為北東向的主壓應力，由于受一、二盤區之間的北西向斷裂帶影響，地應力的量值及方向發生略有變化，因此礦井是對燕山構造運動時期地質應力和發展，以發展為主。通過在8105工作面中部回風順槽進行圍巖松動圈測試，結果表明：圍巖松動范圍與距停采線的距離有關，從停采線開始，圍巖破壞范圍逐漸變小，160-170m處明顯減小。推算出工作面超前壓力影響范圍是160-170m。3、松動圈測試4、微地震觀測結果8103面上覆巖層在側向35米以內開始斷裂，破裂范圍100米，破裂高度75米。對采對掘巷道超前150米范圍、滯后100米范圍巷道均為動壓顯現劇烈段。地應力場分布規律地應力場的主導方向也為北東向的主壓應力，由于1、3.28事故之前（2005年以前）2、3.28事故發生以后（2005年-2008年）3、國家“十一五”科研項目期間（2009年-2012年）4、支護強度提升優化階段（2013年-至今）二、頂板支護發展歷程1、3.28事故之前（2005年以前）二、頂板支護發展歷程1、3·28事故之前2、3·28事故以后1070輔運大巷修改后的設計斷面及支護形式1070輔運大巷原設計的斷面及支護形式矩形半圓拱形錨桿：φ18mm錨桿：φ22mm6.6m×4m5.6m×4m錨索：φ15.6mm×5m錨索φ17.8mm×8.3m1排2根，間排距1.6×2m1排5根，間排距1.6×2.7m1、3·28事故之前2、3·28事故以后1070輔運大巷修改按照“三高一低”支護原則，將順槽支護用的錨桿材質由4級鋼提高至5級鋼，屈服強度由335MPa(13t）提高至500MPa(19t)，增加W鋼帶及鋼護板，將錨索直徑由φ17.8mm提高至φ22mm，增加角錨索支護。3、“十一五”科研項目期間4、支護強度的提升優化階段2013年針對巷道支護密度大，強度高，成本大，支護效果不明顯的情況，并對支護材料的質量進行規范。2014年針對臨空順槽受二次動壓影響變形的特點，我礦與捷馬公司合作，探索進行耦合讓均壓支護技術研究，并引進JW高強度錨索鋼帶。按照“三高一低”支護原則，將順槽支護用的錨桿材質由4級鋼提高（1）掘進過構造破碎帶時的圍巖控制問題掘進工作面受火成巖侵入、斷層等地質構造影響，煤層疏松破碎，巷道成形差，支護困難，進尺低。（2）對采對掘交鋒期間的圍巖控制問題塔山礦盤區內工作面為前進式開采，掘進過程中，尾巷要受到相鄰工作面回采交鋒后的對巷道的影響。受相鄰工作面采動影響，巷道頂板下沉，巷內悶響頻繁，底鼓明顯，給安全生產帶來嚴重影響。隨著回采工作面的不斷推進推進，底鼓及頂板下沉現象向巷道外前移。3、塔山礦頂板支護存在的問題（1）掘進過構造破碎帶時的圍巖控制問題3、塔山礦頂板支護存在（3）兩巷掘進期間留底煤及變坡區域的圍巖控制問題兩順槽在掘進期間，受煤層傾角、向斜等構造變化影響，巷道會出現較大坡度變化，無法沿煤層底板掘進，形成留底煤及變坡區域，在回采期間，該處容易出現底鼓、變形嚴重情況，遇到來壓時，會導致工作面支架工況差，最終引起整個工作面頂板破碎，發生大面積冒漏。（4）臨空順槽受二次采動影響的圍巖控制問題臨空順槽巷道頂板破碎段受二次采動影響，頂板劇烈變化，出現悶響，鋼帶折斷，錨桿失效，底鼓明顯，巷道變形嚴重。（5）臨近水倉、調車硐室等大硐室處的頂板控制問題在受到臨空以及超前壓力的影響下，集中水倉、調車硐室、探放水硐室由于巷道斷面大，易成為巷道內支護的薄弱環節。（3）兩巷掘進期間留底煤及變坡區域的圍巖控制問題（1）JW鋼帶和讓壓錨桿等新型材料的應用（2）支護質量檢測（3）頂板水壓致裂技術（4）支護材料的質量檢驗（5）綜采工作面頂板管理4、目前頂板管理的一些好做法（1）JW鋼帶和讓壓錨桿等新型材料的應用4、目前頂板管理的一1、同11#礦用工字鋼相比，JW鋼帶的護表面積增加了6倍，重量為11#礦用工字鋼的3/4,抗彎強度為現用工字鋼的8倍，且更易在不平整頂板條件下使用，同時減輕工人的勞動強度。2、采用這種新型支護材料，在巷道圍巖破碎條件下，將頂板支護全部調整為JW錨索鋼帶+錨索的支護，有效控制了巷道的變形，鋼帶撕裂的現象明顯減少。3、讓壓管起到防止錨桿（索）破斷的作用，促使錨桿、錨索共同受力。（1）JW鋼帶和讓壓錨桿等新型材料的應用正常條件下JW高強度鋼帶在順槽的應用正常條件下11#工字鋼在順槽的應用讓壓錨桿JW鋼帶1、同11#礦用工字鋼相比，JW鋼帶的護表面積增加了6倍，重塔山礦頂板管理工作匯報課件錨桿無損檢測儀通過利用CMW3.7型錨桿無損檢測儀對錨桿的工作狀態進行監測，通過聲波在不同介質中傳播速度不同，可以準確檢測錨桿錨固端長度及工作載荷，大大提高錨桿支護的錨固質量，保證巷道的支護強度。（2）支護質量檢測錨桿無損檢測儀錨桿無損檢測儀（2）支護質量檢測錨桿無損檢測儀錨桿無損檢測儀檢測結果通過在5216巷現場檢測，結果表明：（1）5216巷所用95%以上的錨桿錨固段長度和錨桿全長符合設計要求，詳見下圖。（2）5216巷道所用的錨桿，95%的錨桿軸力值大于3t，90%的錨桿軸力大于4t。該軸力檢測數據與捷馬公司耦合讓均壓錨桿支護軸力范圍相符，詳見右圖。錨桿無損檢測儀檢測結果通過在5216巷現場檢測，結果表明：頂板窺視及離層檢測通過使用頂板圍巖鉆孔窺視儀對破碎段頂板煤層賦存情況進行鉆孔窺視，分析頂煤破碎帶分布，及時根據鉆孔窺視結果調整支護參數，保證錨固在穩定層位中。頂煤破碎帶分布圖圍巖鉆孔窺視儀鉆孔窺視報告頂板窺視及離層檢測通過使用頂板圍巖鉆孔窺視儀對破碎段頂板煤層針對我礦初次來壓強度較大和臨空順槽受采動影響動壓顯現強烈的現狀，我們用水壓致裂技術對工作面頂板進行處理。工作面初采期間開展水壓致裂，工作面初次來壓步距由原來的60米降低到40米左右，來壓強度明顯降低，提高了初采回收率，還有效遏制了初采頂煤垮落的瓦斯超限。在采掘交鋒時通過預裂工作面間煤柱上方頂板，有效減弱了采動礦壓對鄰空巷的影響。（3）水壓致裂技術針對我礦初次來壓強度較大和臨空順槽受采動影響動壓顯現強烈的現抽檢各項目部的支護材料，發現：錨桿、螺母的絲部質量不合格，通止規不通，螺母硬度不足；錨桿桿體強度滿足要求，但尾紋部加工導致強度大大降低；錨桿托盤加工不規范，拱高不足，承載能力低；錨索球型托盤的拱高不足，強度低，承載能力低。通過加強支護材料的質量監管，明顯提高了巷道支護質量。（4）支護材料的質量檢驗塔山礦各掘進項目部支護材料檢測報告抽檢各項目部的支護材料，發現：（4）支護材料的質量檢驗塔山礦支護材料檢驗結果分析不合格支護材料樣品不合格支護材料樣品拉拔拉拔破斷位置為絲部破斷位置為絲部拉拔捷馬公司支護材料樣品破斷位置為桿體部位支護材料檢驗結果分析不合格支護材料樣品不合格支護材料樣品拉拔中煤三十處錨桿樣品的拉拔試驗結果表明：桿體變形量80mm，延伸率9.1%，不符合設計要求；抗拉強度26.3t，滿足要求；錨桿拉拔試驗曲線圖華煤項目部錨桿樣品的拉拔試驗結果表明：桿體變形量88mm，延伸率11.8%，不符合設計要求；抗拉強度28.2t，滿足要求；捷馬公司的錨桿材料樣品拉拔試驗表明：桿體變形量118mm，延伸率31%，符合要求；抗拉強度27.9t，符合要求；中煤三十處錨桿樣品的拉拔試驗結果表明：錨桿拉拔試驗曲線圖華煤二盤區構造帶粉碎煤體下既無法保證巷道的有效支護質量，巷道單進水平也非常低（月進40-80米），需從超前預注工藝、材料等方面進行研究，現與天地公司建井院合作開展水泥基復合粘結材料超前預注項目研究，實現粉碎