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    回采巷道圍巖松動圈厚度的確定

    2013-09-27 07:18:30欒龍龍
    采礦技術(shù) 2013年1期
    關(guān)鍵詞:聲速錨桿巷道

    欒龍龍

    (淮南礦業(yè)集團謝橋煤礦, 安徽 淮南市 232001)

    目前我國煤礦各種回采巷道支護(hù)多采用工字鋼支架、U型鋼支護(hù)和錨桿支護(hù),國外則廣泛采用錨桿支護(hù),錨桿支護(hù)已成為解決圍巖承受采動支承壓力的重要途徑。采用錨桿支護(hù)解決采動支承壓力問題,關(guān)鍵是確定出巷道圍巖松動圈的厚度,從而選擇相應(yīng)的支護(hù)參數(shù),并對松動圈加以控制,防止松動圈范圍內(nèi)的圍巖產(chǎn)生離層。

    1 監(jiān)測工作面概況

    謝橋煤礦監(jiān)測工作設(shè)于1161(3)工作面。1161(3)工作面開采煤層為13-1煤層,工作面標(biāo)高-640.0~716.6m,地面標(biāo)高+18.7~+23.8m。該工作面煤層穩(wěn)定,平均煤厚為5.33m,平均傾角為12.7°。煤層以粉末狀為主,含較多顆粒及少量塊狀,屬半暗半亮型,局部發(fā)育1~2層泥巖或炭質(zhì)泥巖夾矸,上層夾矸厚度為0~0.7m,局部地段因夾矸變厚,使煤層分層;下層夾矸厚度為0~0.6m。上順槽距切眼253~349m,煤厚為1.5~4.2m,下順槽距切眼363~417m,煤厚為1.6~5.5m。煤層頂板為泥巖及13-2煤復(fù)合頂板,底板為泥巖。

    本面采用走向長壁、大采高一次采全高綜合機械化采煤法,區(qū)內(nèi)后退式回采,全部垮落法處理采空區(qū)。根據(jù)地質(zhì)資料提供的數(shù)據(jù),工作面煤厚1.5~7.3m,平均煤厚5.33m,綜合考慮煤層厚度、煤機最小通過高度及支架最大支撐高度,確定工作面最低采高不小于4.3m,煤層增厚處最大采高不得大于6.3m。初放期間采高控制為4.3~5m。

    2 監(jiān)測方案與布置

    對工作面巷道的兩幫煤體進(jìn)行松動圈測試,以了解兩幫煤體的松動范圍、塑性區(qū)分布,確定礦壓顯現(xiàn)作用下圍巖破壞情況。測試儀器采用U510非金屬超聲波探測儀?;夭上锏绹鷰r松動圈監(jiān)測布置如圖1所示。測試采用一發(fā)一收的單孔測試探頭,發(fā)射與接收探頭之間的距離為200mm。監(jiān)測方案如下。

    圖1 回采巷道圍巖松動圈監(jiān)測平面布置

    (1)鉆進(jìn)測量孔??捎闷胀簬湾^桿鉆機(煤電鉆)鉆孔,每一個測點鉆2個平行鉆孔,鉆孔打在腰線位置,鉆孔方位向下有一定的扎角。

    (2)清孔與充水。將鉆孔內(nèi)煤粉、鉆渣清理干凈,通過測試探頭配套的可接長銅管將測試探頭送入孔底,然后將充水管送入鉆孔充水。

    (3)測試過程。鉆孔內(nèi)充滿水后,調(diào)整閥門,使鉆孔內(nèi)保持滿水狀態(tài),然后緩慢均勻的拉動可接長銅桿,拉出探頭。隨探頭的拉出,每隔10cm讀數(shù)一次,直到換能器完全脫離鉆孔。隨著鉆頭在鉆孔的位置不同,即距巷幫深度不同,測試儀上的讀數(shù)隨之變化。測量結(jié)束后,利用計算機數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),將效果最好的、并且具有代表性的讀數(shù)作為測量結(jié)果的最終分析數(shù)據(jù)。

    (4)測站布置。測站布置在距工作面前方30,50和100m處,每個測站在巷道的上幫和下幫設(shè)2個監(jiān)測斷面。

    鉆孔俯視圖如圖2所示。

    圖2 測試鉆孔示意

    3 監(jiān)測結(jié)果分析

    由于松動圈內(nèi)巖石破碎,超聲波在破碎巖體中傳播時遇到破裂面的反射,導(dǎo)致超聲波在松動圈破碎巖體內(nèi)的傳播速度要小于完整巖體中的傳播速度。監(jiān)測結(jié)果見圖3~圖5。圖3為上順槽距離工作面100m時的聲速曲線,可以發(fā)現(xiàn)巷道上幫在1.8m處聲速突然變小,聲時增加,即出現(xiàn)松動圈,底板松動圈范圍為0~1.8m。圖4為上順槽距離工作面50m時的聲速曲線,與距離100m處的相差不大。圖5為上順槽距離工作面為30m時的聲速曲線。

    圖3 上順槽距離工作面100m處聲速曲線

    圖4 上順槽距離工作面50m處聲速曲線

    圖5 上順槽距離工作面30m處聲速曲線

    距離工作面不同距離的松動圈范圍如表1所示,可以發(fā)現(xiàn)距離工作面50m之前,松動圈范圍在1.8m開始出現(xiàn);距離工作面30m時,受采場采動應(yīng)力的影響,巷道高幫松動圈范圍擴大至2.6m,低幫松動圈范圍亦擴大至2.4m,松動圈的擴大導(dǎo)致巷道錨桿錨固作用失效,巷道變形量加大。

    表1 距工作面不同距離松動圈范圍

    4 結(jié) 論

    為了研究巷道的支護(hù)狀況,特別是回采期間引起的巷道周邊煤體內(nèi)壓力對巷道形變的影響,揭示回采巷道錨網(wǎng)支護(hù)的整體作用機理,對回采工作面巷道圍巖松動圈大小進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測,結(jié)果如下。

    在上順槽未受采動超前支承應(yīng)力的影響下,巷道高幫松動圈為1.8m,低幫松動圈為1.6m;在距離工作面30m處,由于超前支承應(yīng)力的影響,上順槽圍巖高幫松動圈直徑增加至2.6m,低幫增大至2.4m。松動圈的擴大導(dǎo)致巷道錨桿錨固作用失效,巷道變形量加大。

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