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厚伪顶区沿底巷道安全掘进技术研究

2021-02-07吴佐伟

山东煤炭科技 2021年1期

吴佐伟

(晋城煤业集团赵庄煤业,山西 晋城 048000)

1 工程背景

赵庄煤业三盘区3307 工作面开采3#煤层,平均厚度5.5 m,设计开采长度904 m,倾向宽度210 m。设计两条顺槽,33071 巷和33072 巷,一条进风一条回风,目前正在掘进回采巷道。

33072 巷在煤层内掘进,设计宽度为5 m,高度为4.5 m,原设计沿煤层顶板掘进。3#煤层上方有一层0.2~2 m 厚的泥岩伪顶,薄层状,极破碎,随掘随冒,正常区域伪顶平均厚度0.4 m,直接顶为6 m 厚细粒砂岩,为稳定岩层。

33072 巷顶板采用全锚索支护,锚索长度5.4 m,排距1.2 m,每排5 根,间距1.15 m。进入掘进进度240 m 位置时,泥岩伪顶区域变厚,钻探得到前方60 m 长度泥岩伪顶厚度约1.5 m,为异常区域。如果继续沿煤层顶板掘进,必然导致巷道伪顶冒落形成超高区,影响后期回采安全。因此,前方60 m范围改为沿煤层底板掘进,留1 m 厚顶煤,用以维护泥岩伪顶,如图1。但3#煤层裂隙发育,强度仅比伪顶略高,在掘进超前压力作用下容易发生破坏变形,巷道掘进面临极大的冒顶风险,必须采取加固措施,保障安全掘进。

图1 巷道掘进方式示意图

2 工程特性分析

33072 巷治理加固分为两个阶段:(1)安全掘进阶段,对前方煤体和顶板进行预注浆加固,防止掘进期间发生冒顶;(2)掘进后顶板二次注浆和支护,对顶板形成的裂隙进行填充,并将注浆后完整岩体进行强力支护,维护巷道顶板长期稳定。

掘进头前方一定距离为动压影响区,影响深度约5 m,此范围内裂隙快速发育,越靠近表面裂隙发育程度越高。掘进头开挖后,由于支护需要滞后一定距离,顶板暴露处于无支护状态,受拉作用明显,挠曲下沉,进一步发展为离层冒落。……

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