1.工程概况
目前,工程内部的工作面巷道布置在10层煤层内部,其厚度被控制在0.6-3.6m,煤层的厚度则为2.7m。从实际观测的结果看,整个煤层的硬度实际较低。多数煤层内部的泥岩厚度则介于0.6-2.6m之间。老顶内部都是厚度介于0-3.6m的细沙岩,老底聚集着厚度为6.6-9.8m的粉粒岩。
在实际生产的过程中,底板内部的泥岩如果遇到了水就会在短时间内膨胀。该工程中,单斜构造仍然为其主要的构造。煤层的走向为SN。从发展过程看,整个煤层的倾斜角度介于5-18°之间,平均度数为11°。从发展过程看,局部煤层的起伏相对较大。
从工程特点看,该工程的工作面和周围存在2个孤立的断点和若干个断层。由于局部煤层出现倾斜的现象,煤层也会显得不够完整,到最后就会直接被破坏,这样也就影响了整个施工的进度。此外,该工作面内部的岩裂隙水也会直接受到影响。工作面内部最大涌水量为8m3/h。图1显示了某工程煤矿的内容。
2.矿压观测
在实际进行矿压观测的过程中,可以采用如下几个步骤:
(1)确定矿压观测的位置和数量
先派遣专业人员来分析工程实际发展的情况。并注意在发展的过程中设立3个重要的矿压观测站。注意在每一个观测站的观测面布置2个回风巷。经过测量,其中3个观测站距离停止线的距离分别为40m、280m和470m。
(2)矿压观测断面的布置内容
在观测工程内部矿压的过程中,主要需要全面观测包括受力锚索、围岩基点移动、两帮锚杆受力和其他的情况。之后再根据实际观测的内容来布置断面。具体的步骤主要包括如下几点内容:
第一,沿着掘进巷道的围岩基点来直接布置位移。注意先在巷道上面的小煤柱内部打开一个孔,之后再在孔内部设置一个可以自动记录和存储信息的位移监测仪。这样就能够在同一时间来监测孔口的移动情况。第二,在主要的观测断面内部先设置锚杆测力计,一共设置3个测力计,其位置分别位于两帮和顶板。不同地方的锚杆测力计主要可以直接存储锚杆的受力信息。第三,注意全面安排锚索受力观测的断面[1]。所布置的锚索测力计主要为的是在最短的时间内观测到锚索受力的信息。注意在每一个观测的面上同时布置1台位移监测仪、3台锚杆测力剂、1台锚索测力计。并在测量的过程中让这些仪器都能够发挥应有的作用。
3.分析观测结果
在实际观测的过程中,该工程内部一共有6个观测断面。在经过观察之后,可以得出如下的结果。
第一,其实回风巷的锚杆支护并不合理。
在实际施工的过程中,如果直接采用锚杆支护措施则不能够控制围岩变形的现象,整个巷道内部的煤壁就会因此变得更加松散。整个加工过程中,导向都非常不稳定。
第二,顶板锚固力、上帮锚固力和下帮的锚固力相对较小。
所以锚杆并不能够发挥重要的作用。
第三,在不特定的时间内,巷道内部的锚固力会在短时间内减小和增大。
如果真的出现这样的情况,则说明锚杆参数并不合理[2]。至少在支护的过程中没有有效地考虑到工程的条件,所以使得巷道围岩非常不稳定。
第四,在建设过程中,锚杆和锚固力没有能够发挥重要的作用。
在实际作业的过程中也不能够符合相关的流程。真正在布置下来之后,锚索更不能够直接按照规定来施工。锚固力的合格率也只有50%。
4.观测结论
在观测之后,主要可以得出如下几点结论:
第一,下帮的位移普遍要比上帮的位移小一些。第二,受到侧面采动的影响。在刚开始的20min时间里,其沿空巷道的变形将会显得非常剧烈。但是,在之后的20min-50min时间里,其变形的情况也会不断地稳定下来。第三,如果顶板内部出现了石灰岩时,这正证明了位移量相对较小。所以,在实际施工的过程中,石灰顶板的承载力较高。如果顶板内部出现了泥岩时,稍不注意就会出现风化和脱落的现象。第四,在当距离被控制在560-860m之间时,上部的煤层会因此而开裂。如果底角在这之后鼓出,煤帮则会不断地脱落。顶板就会因为压力问题而变形。第五,在实际施工的过程中,正因为上帮的锚固力要小于下帮,大多数的锚杆固力并没有达到规定的值。第六,实际发展过程中,上帮锚固力会比下帮锚固力要小很多。从多数锚杆内部发展的过程来看,其锚固力也没有直接达到标准值。第七,如果在工作面内部直接回采时,多数回风巷的变形情况较为轻微,但是小煤柱的变形情况则较为夸张。如果中部的煤体达到超前300m的范围内时,其工作面会在运作的过程中遭遇到更多的问题。又因为超前工作面顶板的泥岩容易直接垮落下来,稍有不慎就会将工字钢直接压弯。
5.沿空掘巷巷道维护的困难和主要原因
可以先分析本工程煤矿具体的情况。再在分析完恢复回风巷围岩困难的情况之后进行有效地分析:
(1)与工程本身性质有关系
正因为该工程本身煤层的倾斜角度较大。如果顶板岩层内部都是泥岩物质,其围岩的结构就会非常不稳定。如果煤层平均的倾斜角度被控制在10-20°内时,必要时更需要对顶板直接进行施工。如果泥岩在使用的过程中出现了一系列风化的现象,就会在第一时间出现网兜[3]。因此,煤矿顶板支护的过程会变得更加困难。因此,在实际掘进的过程中,要注意控制工程的倾斜角度。图2为某煤矿工程。
(2)受到压力过大
正因为回风巷道内部已经存在着煤柱,所以整个巷道的内部压力都在不断地上升。如果内部的压力一直较大,就会直接加大巷道支护的难度。又因为整个煤层采掘的过程较为紧张。如果专业人员沿着沿空巷道的工作面进行采集时,每一次采集的时间间隔较短,采集的过程也会显得较为剧烈。如果巷道支护的结果离采空区煤层过近,巷道支护的过程就不能够顺利地进行。只有有效地控制内部的压力,才能够让巷道掘进和维护的过程都能够顺利地进行。
(3)无针对性措施
在进行沿空巷道支护过程中,专业人员会根据实际的经验来先进行支护,但是其支护的效果并不好。另外,在确定沿空巷道支护方式和支护强度的过程中,如果专业人员没有采用针对性的措施,其支护的效果就会不佳。在施工之后,巷道变形的现象就会变得越来越严重。如果根据经验来进行支护设计之后,又没有对支护的效果在第一时间进行验证,最终就会使得支护的效果不佳,巷道出现明显变形的情况。
6.观测时的注意事项
在实际观测的过程中,专业人员需要注意如下几点事项:第一,一定要在当天就直接布置锚索受力和锚杆受力的仪器,并让测量的过程一次性完成。第二,让观测断面和工作面的距离保持在100m左右[4]。第三,所有工作人员最好要每隔3-6min就要直接测量一次,这样才能够让测量的结果变得更加准确。第四,在100m的范围内,专业人员需要每隔2min就测量一次,才能够让测量的过程变得更加顺利。如果对工作面全面地进行观测过之后,就可以在合适的时机停止观测的过程。
7.结束语
综上所述,本文结合某实际工程来观测矿压。在经过分析之后可以在第一时间就观测观测站的位置和数量。专业人员需要在确定观测断面和观测内容之后,采用合适的观测方式来观测。只有对整个工程内部的矿压结果全面地进行分析,才能够在之后得出相应的结论。得出的有关结论也可以让专业的人员直接进行参考。
摘要：目前,矿压观测一直都在沿空巷道掘进和施工的过程中发挥重要的作用。在实际观测矿压的过程中,专业人员需要同时关注设备的数量、观测面的位置、观测的方法和观测的结果。从实践过程看,多数矿压观测内部的程序非常复杂,更会包含多数的数据。因此,现阶段进行沿空掘进巷道维护也相对较为困难。本文结合实际工程案例分析沿空掘进巷道矿压观测和维护过程中遇到的困难,旨在提供更多参考性意见。
关键词：沿空掘进巷道,巷道矿压,矿压观测,巷道维护
参考文献
[1] 崔非非,种丽丽.沿空掘巷巷道矿压观测及维护困难原因分析[J].山东煤炭科技,2017(3):28-29.
[2] 孙晓明,刘鑫,梁广峰,等.薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究[J].岩石力学与工程学报,2016(5):69-74.
[3] 张农,韩昌良,阚甲广,等.沿空留巷围岩控制理论与实践[J].煤炭学报,2017(5):169-174.
[4] 姚亚虎.1100m埋深沿空留巷坚硬顶板主动卸压控制研究[D].中国矿业大学,2016(5):39-43.