摘要：近年来，随着采煤深度的不断增加，地应力大大增加。因此，许多煤矿采用了保留煤柱来保护车道的布置，但这种布置有许多明显的缺点。基于此，本文作者根据枣泉煤矿的地质情况，研究了140201大采高综采工作面沿空小煤柱。
关键词：小煤柱；沿空掘巷；综采工作面
1枣泉煤矿整个井场共有六个分区
根据每个地区煤层的出现情况，煤矿开采单位分为矿区。每个煤炭集团独立安排上下山，形成一个生产矿区，根据上下，第一和第二的顺序集中在采矿。随着采矿范围和强度的增加，地应力随深拉深度的增加而大大增加，给工作面的采矿布置和巷道支护带来很大压力。枣泉煤矿采煤工作面布局始终采用三车道布置，保护较大煤柱巷道的方式，即35-40m保护道路的煤柱留在机车道与工作面的辅助车道。根据近年来的生产情况，随着深拉伸的增加，这种预留煤柱保护巷道布局的弊端明显：一是浪费大量煤炭资源，二是由于压力增加在下一个工作面在该区域，道路应承受前一工作面的压力和下一个工作面的压力。道路的屋顶下沉，底鼓很大，道路修复能力大（一般需要经过3至5次修复，第三次难以维护，危险，严重影响工作面的正常推进。
为了解决工作面三车道宽煤柱防护巷道的不适用性，我公司积极探索和测试了适应枣泉煤矿应力分布规律的煤柱尺寸，并总结了其分布规律。大采高工作面的侧向支撑压力。研究了大埋深和高地应力条件下采后动压对40m，20m和10m煤柱的影响。保留了不同的煤柱尺寸保持通道。虽然有不同的应力表现和影响，但巷道变形非常严重。它仍然不能满足人员安全，通风安全和煤矿安全生产的需要。
2工程概况
140201综采工作面是枣泉煤矿14号煤矿区的第一个工作面。工作面北面是14个回风区，东侧是140201综采工作面辅助运输车道，南侧是13和14矿区DF50断层，西侧是130201大型采高高度综采工作面的旧空区。140201综采工作面高程+ 891.679m~ + 969.177m，埋深430m~518m。工作面设计长893m，长160m，平均煤层8.0m，倾角4°~5°，正常采矿5.6±0.1m。第二个煤层主要由碳质泥岩组成，厚度为5.32~10.9m，其次为砂质泥岩和部分粉砂岩。砂质泥岩的抗压强度为196~289kg / cm2；粉砂岩的抗压强度为380~399kg / cm2。第二层煤层主要由粉砂岩和砂质泥岩组成，厚度约为3m，其次是泥岩。煤尘爆炸指数为34.66％，存在煤尘爆炸的危险。
3小煤柱沿空掘巷布置方式研究
3.1 大采高综采工作面煤柱应力分布规律
根据枣泉煤矿大采高工作面煤柱应力分布的现场实测结果，结合枣泉煤矿二次煤的特点，研究了煤岩体的物理力学性质。强度试验结果，综合分析和研究结果表明，大采高综采工作煤层沿倾斜承压的特点如下：
（1）前支撑压力对煤柱的影响约为25~45m。在支撑压力对工作面的影响之前，每个测量点的煤柱应力略有线性增加，但增长率较小。
（2）煤柱0~9m和15~23m范围受采矿影响较大，煤柱应力明显增大。并且高应力范围具有向外扩展的趋势。
（3）采矿影响前后9~15m煤柱的范围较小，是道路布置的有利位置。
因此，最终确定140201工作面的返回气道的水平中心距离为130，000，并且130201工作面的返回气道的水平中心距离为14.7m。两条车道之间的净煤柱为10米，回风道沿第二煤层底部驱动。
3.2 沿空掘巷巷道布置方式及支护参数
140201综采工作面回采隧道设计为矩形截面。隧道断面：宽×高= 4700×3950mm，净截面：净宽×净高= 4600×3800mm，巷道采用锚网+钢带+锚索支撑。巷道顶部采用22＃-M24-2500BHRB500高强度左旋和非纵向钢筋螺纹钢螺栓，W280×5×4700-740-7型W钢带，螺栓和行间距为740×900毫米。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆巷道组采用20＃-M22-2000BHRB335高强度左旋和非纵向螺纹钢锚，锚之间间距为900×900mm。顶部悬挂φ6.5mm圆钢焊接钢网，该组吊有菱形金属网，网眼尺寸为40×40mm。顶部安装长度为3700mm的三孔锚桁架，锚索间距为1600mm，行距为1800mm，锚索为φ21.98mm×8300mm预应力钢绞线。
3.3 沿空掘巷时间控制
沿着空路的道路必须在采空区顶部的岩石活动稳定后开始挖掘，否则道路将受到移动支撑的压力的极大影响。因此，掌握挖掘与恢复之间的距离非常重要。根据矿井辅助采煤车道矿井压力观测研究结果分析，受工作面的影响，在相似条件下巷道开采位置与工作面的关系和获得压力特性和规律性：
延迟综采（释放）工作面的相对位置约为60m，辅助运输车道中煤炮声频繁，屋顶为炉渣，锚杆和锚索断裂，顶板开始下沉，底板开始膨胀；滞后综合开采（释放）工作面相对位置约220m，巷道压力最明显，巷道变形加剧，屋顶下沉，楼板凸出明显，锚杆和锚杆电缆断裂，钢网撕裂严重。根据矿井压力观测资料，屋顶最大下沉量为1040mm，最小下沉量为519mm，平均为780mm。底板最大量为1580mm，最小量为680mm，平均为1130mm。综采工作面相对位置为350m后，辅助运输车道的压力趋于稳定，顶部和底部的变形减慢，采用工作面。影响基本结束。在综采工作面相对位置为25m后，巷道顶部浅部不再发生变化。在综采工作面的相对位置为350m后，巷道顶部的深部趋于稳定。此时，巷道未受到综采工作面恢复的影响，并且远离应力集中区。
根据上述类似条件，道路与工作面之间的位置关系和压力显示特性和规律。辅助运输车道延迟，工作面相对位置为350m后，辅助运输道路的压力趋于稳定，顶部和底部变形减缓，主要受采矿面冲击影响。因此，140201工作面回风巷的起动时间要求如下：
（1）确定140201工作面风洞的施工总是落后于130201大采高综采工作面不小于350m。
（2）140201工作面风洞月平面图为250m。当130201工作台面设备缩回时，140201工作面风道仍然距离通过位置120m，基本上避开了压力集中影响部分。
3.4 沿空掘巷巷道矿压观测
140201综采工作面返回风洞始于巷道开挖，沿巷道每隔50m安排一套屋顶分离试验机，观察巷道变形和矿压出现直至隧道尽头。
通过对观测资料的分析，可以知道道路大部分路段的顶板沉降范围为50-150mm，表明顶板处于可控范围内，顶板岩层相对稳定，及时补充超过150mm的局部顶板下沉通道。在锚索桁架之后，从该层有效地控制顶板。一些底板的底鼓在380-450mm的范围内。在完成道路施工后，可以采用打底方法，底板的底鼓相对容易维护。从两组接近的角度来看，最大接近量为900mm，向下移动隧道的量较大，下组的最大移动量可达到510mm。
结束语
通过140201工作面风洞采空区小煤柱的应用，不仅解决了矿山路面压力问题，而且保证了巷道空间，大大提高了掘进效率，提高了巷道的支护效果。且这种方式成本降低了75％，降低了巷道的维护成本。同时回收煤炭资源173，500多吨，提高煤炭资源回收率，满足矿山安全高效生产的要求，经济和社会效益非常显著。
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论文作者:宁尚坤,常乐乐,牟潇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签：工作面论文; 巷道论文; 应力论文; 压力论文; 顶板论文; 车道论文; 煤层论文; 《基层建设》2018年第25期论文;