文章編號(hào): 103-5923<2003201-0049- 02條帶放頂煤開采條帶煤柱支護(hù)技術(shù)趙忠明',勾攀峰',李德海',王建學(xué)?(1. 焦作工學(xué)院，河南焦作4540001 2. 堞發(fā)科學(xué)研究總院，北京100013)摘霎;本文介紹了在全橋煤礦大面積村莊壓煤的條件下,用條帶救頂煤開采,對(duì)保留條帶煤柱迸行錨桿支護(hù)。保留條帶煤柱能長期有效的支撐頂板巖層,在全橋煤礦的具體條帶方案實(shí)施中,煤炭回收率可達(dá)40%~55%,帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞:條帶開采;錨桿支護(hù);煤炭回收率中圖分類號(hào):TD325文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B難)的特點(diǎn)，金橋煤礦--采區(qū)以及金橋煤礦后續(xù)的1概況其它采區(qū)開采技術(shù)方案選擇的主要原則應(yīng)是:村莊金橋井田位于濟(jì)寧市金鄉(xiāng)縣城北部,地理坐標(biāo)不搬遷、地下開采過后地表的移動(dòng)變形對(duì)村莊民房為北緯35*04'08"~ 35*08'45";東經(jīng)116913'57"~ 的 影響不超過1級(jí)破壞、或者采前對(duì)村莊民房進(jìn)行116°22' 30"。井田設(shè)計(jì)能利用地質(zhì)儲(chǔ)量A+B+C為支護(hù)處理、開采過后土地能繼續(xù)耕種,盡量多的回17523萬t,可采儲(chǔ)量為7619萬t。金橋煤礦礦井設(shè)采煤炭資源、采用的開采技術(shù)方案便于礦方實(shí)施生計(jì)生產(chǎn)能力為60萬t,據(jù)統(tǒng)計(jì),井田內(nèi)有村莊74產(chǎn)以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu),保留條帶煤柱能長期有個(gè),居民6921戶,工礦企業(yè)17個(gè)。其中影響開采的效的支撐頂板巖層。村莊51個(gè),居民4320戶.工礦企業(yè)9個(gè)。村莊壓煤3.2條帶開采方 案的確定面積占井田面積的97%,村莊涉及5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。本次在計(jì)算條帶的采寬和留寬時(shí)，首先要考慮的是研究設(shè)計(jì)的是金橋煤礦首采區(qū)，即一采區(qū)的開采技保留煤柱的強(qiáng)度問題。幾十年來,國內(nèi)外已取得了術(shù)方案。采區(qū)地表有南周橋、周橋.旗桿張、袁樓等--定的有關(guān)條帶開采的理論成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在結(jié)4處大的村莊,村莊煤柱已基本上占據(jù)了一采區(qū)的合金橋煤礦的實(shí)際情況的基礎(chǔ)上,確定采用頂分層80%以上的面積。條帶開采、底分層條帶放頂煤開采的條帶開采方案,該方案的實(shí)質(zhì)是,頂分層條帶開采,底分層條帶2采礦地質(zhì)條件放頂煤開采,對(duì)頂?shù)追謱拥谋Ａ魲l帶煤柱采用錨桿一采區(qū)為金橋礦首采區(qū),南北長約1500m,東進(jìn)行支護(hù),增加煤柱的穩(wěn)定性。西寬約900 m,不規(guī)則長條形。采區(qū)范圍約有1. 35.采用A.H.威爾遜理論計(jì)算條帶煤柱的保留km2.鉆孔揭露的可采煤層為3*煤,煤厚可達(dá)6 m。寬度,對(duì)金橋礦首采區(qū)煤層平均埋深470 m,煤厚6煤層埋深445~496 m,平均煤層埋深為470 m,煤m,按照A.H.威爾遜理論公式計(jì)算的保留條帶煤層傾角3~7°,松散層厚370~400 m。柱的寬度a≥36.2m,由于保留條帶煤柱擬采用錨煤層頂板巖性多為泥巖、粉砂巖.粗砂巖、中砂桿支護(hù),煤柱的穩(wěn)定性及強(qiáng)度增強(qiáng),此處保留條帶巖、粘土、亞粘土、黃土等。取為36 m。3壓煤開采方案4條帶煤柱支護(hù)3.1方 案選擇的主要技術(shù)原則采用條帶開采,條帶煤柱的穩(wěn)定性是至關(guān)重要根據(jù)開采過后地表沉陷量大,地表移動(dòng)變形范的。為提高煤柱的穩(wěn)定性，-是擴(kuò)大煤柱的寬度,二.圍大、村莊搬遷困難(搬遷費(fèi)用高、重建村莊征地中國煤化工收稿日期:2002-05 -21CNMHG作者簡介:趙忠明(1969- ),男.山東龍口人,講師,1993年畢業(yè)于中國”業(yè)入工,規(guī)照下F⊥手院從爭二r木減方面的教學(xué)與科研工作。礦山壓力與頂板管理2003. Ne1●49.是對(duì)煤柱進(jìn)行支護(hù)。擴(kuò)大煤性的寬度將降低回采十分有利。率,不利于礦井經(jīng)濟(jì)效益的提高。而對(duì)煤柱進(jìn)行支(4)被錨固巖體強(qiáng)度強(qiáng)化的大小不僅與錨桿護(hù)則可以最大限度的提高煤炭回收率。提供的軸力有關(guān),而且與被錨固巖體的C、C”、和4.1 條帶煤柱的基本概況ψ,ψ"有關(guān)。在平面應(yīng)變加載情況下,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)條帶開采設(shè)計(jì),金橋煤礦.采區(qū)條帶開采的回歸分析,可分別得到被錨固巖體的極限強(qiáng)度a的煤柱寬為36 m,厚6 m.分兩次形成,一是開采和殘余強(qiáng)度o'表達(dá)式:頂分層,厚度2m。二是開采底分層,厚度2m,并0 =0.4 + 15. 980, + 2Ctan(45° + ψ/2)放頂回收中間分層.最終形成條帶煤柱的寬為36(r = 0.968)m.高為6 m.σ= 0.4+ 26.40, + 2C* tan(45° + ψ/2)4.2 錨桿支護(hù)煤柱的機(jī)理(r= 0. 967)4.2.1錨桿支護(hù)機(jī)理 .(5)錨桿支護(hù)能夠增加圍壓,改善支護(hù)煤體的條帶煤柱在受載條件不同時(shí)，強(qiáng)度也是不同應(yīng)力狀態(tài),因此,錨桿初錨力和支護(hù)強(qiáng)度對(duì)煤柱的的。為了保持條帶煤柱的穩(wěn)定,必須增加煤柱的圍穩(wěn)定性具有極端的重要性.有了足夠的初錨力才能床從而提高煤柱強(qiáng)度。從圖1可知，當(dāng)煤柱未安裝發(fā)揮錨桿的主動(dòng)支護(hù)作用。錨桿時(shí)，條帶煤柱未受到圍壓(o)，如圖la所示，4.3 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì).當(dāng)條帶安設(shè)錨桿后,被錨固煤體就受到圍壓(o,)的錨桿布置包括錨桿的間排距、角度和數(shù)量等參作用,如圖1b、Ic所示,顯然,圖lc中的a'大于圖數(shù)。一個(gè)合理的布置對(duì)煤柱支護(hù)至關(guān)重要。為此，1a中的σ。當(dāng)條帶兩幫煤體存在塑性區(qū)、破碎區(qū).本設(shè)計(jì)運(yùn)用工程類比法并參照目前國內(nèi)外對(duì)煤巷時(shí)，其強(qiáng)度為峰后強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度,錨桿所提供的錨桿支護(hù)的有關(guān)研究成果進(jìn)行的，如圖2所示。圍壓也同樣提高了錨固區(qū)煤體的峰后強(qiáng)度和殘余具體支護(hù)參數(shù)為:高強(qiáng)螺紋鋼錨桿,規(guī)格為.強(qiáng)度.而且隨著錨桿支護(hù)強(qiáng)度的提高,煤體強(qiáng)度也中20L2500mm,錨桿的間排距均為750mm,樹脂相應(yīng)增加。加長錨固。鉆孔直徑28 mm,金屬網(wǎng)護(hù)幫,金屬網(wǎng)|on規(guī)格為菱形網(wǎng),網(wǎng)格為50X50mm,鋼筋梯子梁用中20mm圓鋼制,如圖3所示。表1為100m煤柱.所用材料消耗。采空區(qū). 3600-第一次回果50號(hào)放煤回采(a)(b)(e第二歡回采圖1錨桿支護(hù)機(jī)理筑、上750+:750-4.2.2錨桿支護(hù)煤體強(qiáng)度強(qiáng) 化理論根據(jù)相似材料模擬試驗(yàn).理論研究和計(jì)算,提出錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論,其基本內(nèi)容如下:(1)錨桿和圍巖是相互作用的統(tǒng)一- 體,應(yīng)將錨固體(即錨桿支護(hù)區(qū)域的巖體)看作統(tǒng)-的承載結(jié)構(gòu)來分析;圖2錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)(2)錨固體破壞前后的內(nèi)聚力C、C*、內(nèi)摩擦L25050750角ψψ°、錨固體極限強(qiáng)度a,殘余強(qiáng)度o*隨錨桿支護(hù)強(qiáng)度a,增加而提高,破壞后的C"、ψ"、o"較-破壞前的C、ψ.a提高更顯著:2000(3)破裂巖體中布置的錨桿強(qiáng)化了巖體的a.中國煤化工0°殘余強(qiáng)度σi的強(qiáng)化大于a1的強(qiáng)化,a與o:°示意圖MYHCNMHG(下轉(zhuǎn)第56頁)的強(qiáng)化比值為1. 06~1.13,這對(duì)破裂巖體的穩(wěn)定●50●2003.N91 礦山壓力與項(xiàng)板管理驗(yàn)和現(xiàn)場礦壓觀測實(shí)踐的研究表明,支架最大工作5支架受力特性及其適 應(yīng)性評(píng)價(jià)阻力P.為其額定工作阻力的63. 3% ,前立柱最大由于支架頂梁長,頂煤力學(xué)狀態(tài)變化大(由整阻力Pm為其額定工作阻力的76. 4%,后立柱最體→松散體+冒落體),頂煤剛度在頂梁前后部有大工作阻力為其額定工作阻力的50. 6%.該架型很大的變化,因此整體頂梁綜采放頂煤支架的受力T.作阻力選定合理。液壓支架整體頂梁有利于支架特性主要表現(xiàn)在支架前后立柱受力的不均衡性,如頂梁上煤(巖)體自梁端向尾部傳遞,縮短了增阻時(shí)圖2b、2c。其不均衡性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: .間,減少了增阻次數(shù),從而能夠提高支架工作阻力.40000 r的有效度。因此選擇整體頂梁型式支架是正確的。根據(jù)放頂煤煤墻側(cè)穩(wěn)定、剛度大和采空區(qū)側(cè)頂煤松3000,b散、剛度小以及支架前立柱工作阻力大和后立柱工2000作阻力小的受力特點(diǎn),綜放架型應(yīng)設(shè)計(jì)為前立柱工1000作阻力大、后立柱T.作阻力小的架型。5 91115 192125 2931 35 39 436結(jié)論a-:支架前后立柱最大工作阻力MPa/架通過在平頂山煤業(yè)集團(tuán)十三礦綜采放頂煤采b-支架前立柱最大工作阻力MPa/架c一支架后立柱最大工作阻力MPa/架煤方法的實(shí)踐,可得出以下結(jié)論:(1)大傾角(a>25*)煤層應(yīng)用綜采放頂煤技圖2沿工作面走向的礦壓分布圖術(shù)是切實(shí)可行的;(I)支架前立柱最大阻力和時(shí)間加權(quán)平均工(2)大傾角綜采放頂煤液壓支架等設(shè)備的選作阻力比支架后立柱大;前立柱平均最大工作阻力型與配套有待進(jìn)一步探討;Pmm- 1222 kN/架,Pq:= 1054 kN/架,而后立柱(3)大傾角綜采放頂煤的支架受力特點(diǎn)以及.P后m= 808 kN/架.P由一630 kN/架,前后立柱工作礦壓顯現(xiàn)規(guī)律還需要進(jìn)行觀測分析。阻力的比值為P制m/P■=I.51,P前:/Pm=1. 61.參考文獻(xiàn):(2)前立柱的工作阻力周期來壓變化不明顯，[1]錢鳴高,繆協(xié)興. 采場日山壓力理論研究的新進(jìn)展[J]礦山其來壓動(dòng)載系數(shù)為1.33;后立柱工作阻力周期來[2] 吳志剛， 張頂立.綜采放頂煤工作菌曠H疑現(xiàn)規(guī)律的數(shù)值模出力與頂板管理,1996,(2);18- 20.壓變化明顯,其來壓動(dòng)載因數(shù)為1. 74。擬研究[].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)1994,11(1):34- 39(3)支架增阻主要為一次性增阻,但前立柱比.[3] 張開智,劉義學(xué)。 敢頂煤工作面合理支護(hù)強(qiáng)度探討[J].山東后立柱增阻快,前立柱P:/P期m=0.83,后立柱礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1994,13(3):237 -240.Pe/Pm=0. 78,并且后立柱有時(shí)有降阻受拉現(xiàn)[4] 岑傳鴻， 杜計(jì)平.龐作會(huì)淪綜采(包括放頂煤)支架的工作阻象。力與初撐加[].礦山壓力與頂板管理1995,(3);49 -52.通過ZFS-3200/16/28綜放支架的I業(yè)性試[5] 于海涌.吳鳳東,孟金鎖，等.放頂煤工作面支架受力特征及分析[J].煤炭學(xué)報(bào), 1995 ,20(5);463-466.(上接第50頁)表1100 m煤柱支護(hù)材料消耗村莊民房進(jìn)行簡單的支護(hù)處理.開采過后土地能繼號(hào)材料規(guī)格數(shù)量備注續(xù)耕種,盡量多地回采煤炭資源、采用條帶放頂煤無縱筋螺紋鋼制，.錨扦020L2500 mm 16為成套產(chǎn)晶開采,對(duì)保留條帶煤柱進(jìn)行錨桿支護(hù)方案,便于礦2樹脂鋪固劑 K2340 1600方實(shí)施生產(chǎn).保留條櫛煤柱能長期有效的支撐頂板3樹脂錨固劑 2388 1600巖層,煤炭回收率得到了提高,在金橋煤礦的具體鋼筋梯子梁0.08x2m_ 268 020 mm圓鋼制金屬網(wǎng)5X2m 80塊菱形金屬網(wǎng)條帶方案實(shí)施中,煤炭回收率可達(dá)40% ~55%,帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。5結(jié)語凈鷹始.籌礦山開夾沉陷學(xué)[M].徐州:中國金橋煤礦開采的煤炭資源80%以上都被村莊中國煤化工壓住,在村莊不搬遷、地下開采過后地表的移動(dòng)變THCNMH G護(hù)[M].徐州;中國業(yè)形對(duì)村莊民房的影響不超過I級(jí)破壞、或者采前對(duì)●56● 2003. N21 礦山壓力與項(xiàng)板管理