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深部高瓦斯特软煤层巷道支护技术研究

程乐团  
【摘要】:梁北矿被国家确认为双突矿井。主采的二1煤层为典型“三软”煤层,倾角为8~15°,厚度一般3~6m,平均4.18m,硬度系数f=0.15~0.25,平均0.18。全层松软,煤层结构简单。当前开采水平-550m,煤巷埋深达610~750m,位于软化临界深度以下,综合支护难度系数超过了1.5~2.0,工程实践表明煤巷支护难度很大。同时,梁北矿煤体松软,透气性差,瓦斯含量高,瓦斯压力大,地应力大,具有较强的突出危险性,且难抽放。在掘进期间,煤巷防突与瓦斯超限等严重影响到煤巷掘进速度,影响到梁北矿采掘接替。本研究主要针对梁北矿深部高瓦斯特软煤层巷道支护难题开展工作。通过对梁北矿-550m水平11采区二1煤层巷道围岩工程地质条件、煤巷变形破坏特征与机理研究,综合考虑瓦斯防突抽放施工和支护稳定性,从提高煤巷掘进速度、确保巷道的稳定性角度,开展了深部高瓦斯特软煤层巷道的支护技术研究。研究中引进了新思想、新材料、新工艺、新技术,取得了如下主要成果:1.提出了高凸钢带-预应力锚网索耦合支护新技术,开发了配套的施工工艺技术,并在11采区煤层试验巷道工程中取得成功,经济效益和社会效益明显。2.解决了薄碎岩层强度测试难题,为后续的工程的分析奠定的坚实的基础。同时,根据岩体结构特性,运用最新版Hoek-Brown强度准则确定工程地质岩组的强度,以此作为数值计算分析中参数值确定的重要参考依据,提高了数值分析计算结果的可信性。3.划分了工程地质岩组,确定了11采区煤层巷道的变形力学机制,找出了原支护护条件下煤层巷道变形破坏的主要原因,制定了正确的支护对策,应用高凸钢带-预应力锚网索耦合支护新技术,成功地解决了11采区实体煤巷的稳定性控制难题。4.基于低渗透储层改造的有效途径是采用卸压技术的基本思想,从巷道支护稳定性和高效抽放协同作用的角度,对原方案进行了调整,调整后的方案使实体煤巷掘进速度由原来的45m/月提高到70m/月以上,解决了梁北矿11采区煤巷瓦斯防突与超标问题,实现了煤巷的快速掘进。5.把“三软”煤巷瓦斯治理与巷道支护技术有机结合起来,在巷道掘进瓦斯突的过程中,不破坏巷边煤层,在此基础上,对煤帮采取锚网支护,提高煤帮稳定性,弱化了底鼓效应。综合技术的采用,有效地解决了梁北矿高瓦斯软煤层巷道的快速掘进问题,缓解了采掘接替的压力。


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