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回采巷道高应力区域综合治理

文档作者：高志斌史守忠刘茂坤孟庆燕文档来源：兖州煤业济宁二号煤矿		点击数： 1	更新时间： 2025年03月17日
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上一篇：回采巷道向斜轴附近水患防治技术

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煤矿 现代化 2012年第1期 总第106期回采巷道高应力区域综合治理高志斌 ，史守忠，刘茂坤 ，孟庆燕(兖 州煤业济宁二号煤 矿，山东 济宁 272072)摘 要 针对济宁二号煤矿 4304(北 )工作面特殊 的地质条件 ，分析矿压 显现规律 ，制定 了针对性措施 ，采取冲击地压卸压、加 强超前支护、改柱 、套棚等多项综合治理措施 ，保证了工作面的安全 回采 ，为矿井的生产建设做出了积极 的贡献。关键词 高压力；回采巷道中图分类号 ：TD324 文献标志码 ：B 文章编号 ：1009—0797(2012)01—0040—034304(北 )工作面 的运输顺 槽在巷掘进过程 中，煤炮频繁 、压力大 、顶板破碎，掘进 和支护 已经十分困难，在掘进 45～57#点后被迫在原来的锚网梁加两排锚索 的基础上采用架棚支护。此段在 回采期 间 ，受到工作面动压影响，巷道破坏和收敛变形十分严重 ，使 通风阻力 大 、风速 高 、煤 尘飞扬 ，转 载机拉移困难 ，成为制 约机械化开采 的关键 因素 ，同时带来极大的安全隐患 。1 工作 面概况4304(~L)512作 面位于 四采 区北部 ，东为设 计 的4305(北 )工作 面 ，距东 南部 的 4305工作 面采 空 区45m，南 到 4304工作面采空 区 30m，西距 4303工作面采空 区 30m，北 到设计停 采线 。运顺沿 空 ，运顺0～201m(至原 4304老切 眼 )留煤柱 22m，201m 向外 留煤柱 30m。开采采深度 一550．4—一597．6m，煤厚0．7～3．2m(平均 2．35m)，煤层倾 角 2～18。 ，f-1．91。具体井下位置见图 l。图 l 4304(北 )工作 面井下位置 图煤层顶底板情况 ：伪顶为泥岩 ，灰黑 色，含植物叶部化石 ，易破碎 冒落 ，平均厚 1．5m，f-1．5～3；直接顶缺失 ；老顶 中砂岩为灰 白色 ，成分 以石英为 主 ，长石次之 ，泥质胶结 ，层理发育 ，局部 含泥岩或粉砂岩条带 ，平均厚 11．5m，f_6．0～13．0；直接底为泥岩 ，灰黑色 ，含植物化石碎 片 ，具膨胀性 ，f_2～5；老底为粉砂岩 ，灰黑 色 ，含 植物 化石 及泥 岩条 带 ，性 脆 易破碎 ，f-4 8。2 工作面运 顺压 力显现工作 面推 进到这里 ，爆破卸 压后 ，运顺转 载机· 40 ·道 围岩变形加 速 ，矿压显现异常剧烈，在距工作 面50～70m时范围内，巷道围岩变形形速度及变形量开始缓慢增加；距工作面 25～50m时，变形速度增加很快两帮最大移近速度达到 70mm／d，顶板最大移近速度达到 50mm／d，此时，顶底板移近量达 到 526mm，两帮移近量达到 614mm，巷道变形严重；距工作面 0～25m时为巷道剧烈变形期，顶底板移近速度最高达到130mm／d，两帮移近速度最高达到 150mm／d。巷道 围岩最终变形量，顶底板移近量达到 1030～1150ram，两帮移近量达 1500～1550mm。在工作面附近 ，巷道断面收缩率达 30％ ～40％。在巷帮变形 中，巷道两侧变形量基本相同 ；在顶底板移近量中，底鼓量 占了 30％左右 ，顶板下沉量 占 70％左右 ，工字钢和 型钢被压弯 ，顶板死死地压在转载机桥部及破碎机上 。3 沿 空巷道支撑 压力 影响 因素分析4304(北 )工作 面与 已回采的 4303工作面 留有30m 的煤柱 ，根据 围岩应力分 析 ，4304(北 )工 作 面的运输顺槽 正好处 于 4303工作 面侧 向压力峰值 区域附近 ，压 力较大 ；该 区域位于 4303工作面 的停采线附近 ，顶板残余压力较大 ；对此段进行卸压爆破 ，缓解 了应力集中 ，但也可能破坏了原来运输顺槽顶板 的悬臂梁结构 ，使 断裂 的老顶压在运输顺槽顶板及煤柱上 ，同时卸压爆破增加了巷道破碎圈的深度 ，使巷道两侧煤体的支撑能力下降 ；随着工作面的推进 ，超前压力正好赶到这里。由于 以上因素 的综合作用 ，致使该段巷道应力大 ，巷道 围岩变形严重 。4 高应力区域围岩控制措施4．1 回采前卸压爆破措施监测 到该 区域压力 大 ，应力集 中 ，有 冲击矿 压危险 ，矿及时对危险区域进行爆破卸压解危处理 。4．1．1 施 工 方 法采用煤 电钻 、麻花钻杆配合 42ram钻头施工 。炮 眼距 底板 1．2～1．5m，眼深 8 10m，间距 4 6m，煤矿 现代化 2012年第1期 总第106期单排布置 ，炮眼角度平行于底板 、垂直于煤帮。4．1．2 爆破技术参数爆 破炸药采用煤矿许用水胶炸药 ，每孑L装药长度 4m，剩余炮眼全部用粘土炮泥封 口，装 药采用反向装药 ，每孔均匀 布置 2—3个 同段毫秒延期 电雷管 ，孔内并联连线 ，孔 间串联连线 ，用 MFB一200型发爆器起爆 ，每次 同时起爆孔数为 1孔 。4．1_3 卸压爆破效果卸压爆破作为一种卸压手段 ，能够 释放 积聚在巷道及其周 围煤岩体 中的弹性 变形 能 ，对控 制巷道的进一步变形 、减小巷道 围岩变形量起 到了一定 的作用。但 由于 4034(北 )工作面的西侧 4303工作面已经 回采完毕 ，对 4034(北 )运顺里侧进行卸压爆破 ，破坏了老顶的悬臂梁结构 ，使有可能断裂 的老顶压在 了爆破点以外的煤体及煤柱上 ，使运输顺槽受力增大 ，同时 ，转移到深部岩体上的集 中应力仍可迫使深部岩体向巷道内挤出，而已遭松动破坏 的巷道周边岩体对于这种挤 出变形只有很小 的甚至没有任何阻抗作 用。松动爆破相 当于增加 了巷道破碎 圈的深度 ，不 仅不会使巷道收敛量减少 ，反而使其增加 。4．2 回采期间综合治理措施4304 (北 )工作面运顺 46～57#点由于压力较大 ，造成底鼓 、缩帮 、顶板下沉 ，另外 由于此段全部为工字钢棚或 订 形钢棚支护 ，原来 的架棚 已被压弯变形 ，原来在棚下支设 的单体液压支柱钻底量增大 ，运顺端头推进此处时由于顶板破碎 、压力大 ，顶板掉落 ，顶板难 以控制 ，容易发生掉顶事故 ，为保证正常安全生产 ，减少安全隐患，制定了以下综合治理措施：(1)超 前支护 ，运 顺超前 支护 随着压力 显 现及周 围环境允许情 况及时进行调整 ，在 46～57#点此范 围内 ，转载机 电机后 至破碎 机前 保持一梁 四柱 ，人行道侧支两路单体液压支柱 ，转载机外侧 支两路单体液 压支柱 ，当有足 够 的支 护空 间时 ，人行 道侧支设三路单体液压支柱 ；破碎机后 由于转 载机 两侧拉移 滑道较宽 ，空间相对 较窄 ，从 破碎机 后至运 输机头超前支护方式仍采用原来 的支护方式 ，一 梁三柱 ，人行 道侧支设 两路单 体液压 支柱 ，转 载机外 侧支设一路单体液压支柱 ；从 转载机头 向外 至 57#点架棚区 ，增加 支护强度 ，实行一 梁 5柱支护 ，皮 带外侧 支设 2棵单体液压支柱 ，人行道侧支设 3棵单体液 压支柱 ，其 中 2棵 紧贴 皮带架杆 支护 ，紧贴 内帮支设 1棵 ，中间留 500mm以上的人行道。为 了改善支护效果 ，减少单体支柱 的钻底量 ，铁鞋换成 380×380mm单柱窝和 380×400mm双柱窝 大鞋 。(2)改柱 、套棚 ，转载机拉移时先把承载段及破碎 机前 的单 体进行 支改 ，保 证拉一 排 的间距 ，拉过转 载机后 ，立 即在承载段及破碎机后补打单体 ，及时支护预板 。架棚区支改工字钢棚及单体液压支柱施 工 ：将原顶 网剪开 放掉 浮矸 ，然后铺 新 网支设工字 钢棚或“n”型钢棚。在卧底过程 中有可能出现失脚 现象 ，为保 证支护 效果 ，对 工字钢棚 及单体 液压支柱进行支改 。运顺两帮移近量较大 ，部分单体失脚 ，歪斜 ，对破碎机后两帮单体进行支改 ，先进行扩帮 ，保 证人行道 侧 3棵 单体 ，转 载机外 帮滑道 后不少 于 2棵单体 。(3)放顶 ，巷道顶板下沉 ，压 在转载机桥部几破碎机上 ，转载机无法拉移 ，只有采取放顶措施 ，施工时采取 由里 向外或 由外 向里逐棚进行放顶然后重新套棚 的方法。破碎机 以前 ，保证巷道高度在 2．6m以上。(4)卧底 ，从转载机头向外 ，保证卧底后 ，巷道高度不得小于 2．5m，运输顺槽卧底后 ，替棚段 内确保棚梁下端至底板距离不得小于 1．8m，宽度为 4．Om，卧底厚度 0．2—0．8m。卧完底后利用工程线和水平尺把皮带架调平 ，保证皮带 H架 的平直 ，架腿无失脚现象。(5)扩帮 ，运顺外帮是 30m的煤柱 ，内帮为卸压爆 破 区 ，从破碎 机至运 输机头 ，又受 到 回采工作 面动压影响 ，两 帮移尽量 都 比较 大 ，影 响安全行 人和转 载机 的拉移 ，因此需要扩帮 。扩 帮保证人行 道宽度 在 500ram 以上 。(6)机 头维护 ，工作 面运顺端 头至破碎 机处 由于巷道顶板压力 大 ，高度低 ，顶板破碎 ，1#架外侧架前 空顶 多 ，为加强支护 ，在 1#架外侧 紧贴 密集 处用道木打一个木垛 ，木垛要求接实顶板 。另外在 1#架外侧跨运输机用 4．Om“兀”形钢支一 梁三柱抬棚 ，在1#架前 跨转 载机支倾 向“兀””形钢 棚 ，其 一端 (转载机外 侧 )支设单 体液 压支柱 ，另 一端用跨 运输 机的“n”形钢棚 托着 ；另外在 1#顶梁 上沿走 向支设”兀”形钢 ，其一端在支 架顶梁上 ，另一端 托住架 前巷道 中原来支设 的倾 向工字钢棚 ，并在棚头下支设单体 。2#架采用 同样的方式支设“兀”形钢棚或半 圆木棚 ，其一端在支架顶梁 ，另一端窜到煤壁 ，以充分护顶 ，所支设“丌”形钢 每架两根 ，间距 0．75m。在 1#架外侧使用 2．5m工字钢抬棚 支护 ，保证机头 高度在 1．8 2．4m。机头工作程序 ：煤机割煤至机头一 回机不少 于 20组支架一 正常拉移支架一推 溜一 推机头一拉 2#架 、3#架一拉转载机一 维护好 1#架 处顶板一拉 l#架一 支改密集 。巷道处于多方面压力 的影 响 ，巷道破坏 和收敛变形 十分严重 ，对工作 面安全 回采影 响极大 ，应 树立综合治理 、联合支护 、长期监控 的支护思想体系 ，以长期 的实践 和监控 为基础 ，进行综合 治理 、提前治理 。43O4(北1工作 面的实践提 出一套 回采巷道高· 41·煤矿现代化 2012年第1期 总第106期基于分布式计算技术的选煤厂集控系统设计与研究刘 自学 ，陈 烨 ，宇文慧彪 ：，廉王龙 z(1．中国矿业大 学信 息与 电气工程学院，江苏 徐 州 221008；2．晋城无烟煤矿 业集 团寺河煤矿机电科，山西 晋城 ，~8205)摘 要 通过对永煤城郊选煤厂集控系统的结构研 究，说明了选煤厂集 中控制技术应用的必要性，提 出采用分布式计算技术设计选煤厂 自动化控制系统，并对其实践效果进行 了分析。关键词 选煤厂；集 中控制；分布式计算中图分类号：TD672 文献标志码 ：B 文章编号 ：1009—0797(2012)O1—0042—03城郊选 煤厂是 一座 年处理 能力超 5O0万 吨 的矿井型选煤厂。原煤经分级筛选后 ，块煤采用重介斜轮分选 ，末煤采用重介旋流器分选 ，煤泥浮选的联合选煤方式 ，浮选尾矿 由压滤 回收 ，浮选精矿 由加压过滤机进行处理。城郊选煤厂按设备关联可把煤流分为：原煤提煤 、原煤人仓 、原煤人洗 、洗煤系统 、浮选系统 、压滤系统、装车系统。由于工艺复杂 ，设备繁多 ，生产 集 中控制 系统分别在 原煤车 间 、水 洗车 间 、生产泵房 、浓 缩池 、装 运车间及 压滤车 间设计 了六 个PLC分站。实行流水作业方式，各设备能否安全高效地运行 ，直接决定着选煤厂入洗量 、矿井提煤量 、装车外运等 ；老型选煤厂的控制系统 ，多采用继电器或小系统独立控制的方式 ，虽然每台设备可以独立控制启停 ，但是 系统分散 ，控制灵 活性差 ，需要大量人工操作 ，运行效率低 ，且易引起操作失误 ，造成设备损坏 ，甚至人员伤亡 ，给生产带来重大的损失。实现选煤厂安全高效运行 ，不仅要求 小系统 可集 中控制 ，更能控制和协调 指挥各 系统 ，对 主煤 流集 中控制 、对各工艺环节 的质和量及各种数据进行集 中监控。这种以“调度集 中监控为 主 ，现场就地操作 为辅 ”的控制模式 是选煤厂集控系统发展 的重要方 向。1 分布式计算分布式计算技术又称为云计算技术 ，他是一 门新 出现 的一 门计算 机科 学 ，研究重点在于如何把一个需要 非常 巨大 的计算 能力才能解 决的问题 进行分解 ，将分解得到的小结构 的计算单元分配 给许 多计算机进行处理 ，这种方式 在空间布局来看形成 了一 种分布式结构 ，各计算单元计 算结束 后 ，需将各计算结果综合起来进行分析得到最终的结果 。这种方式通 常应用在 系统性强 、结构分布的结构 中，往往需要较大 的计算量 ，仅仅 由单个 的电脑 或是个人在一个能让 人接受 的时 间内计算 完成较 困难 和费时间的【1。由于分布式 计算是 在两个或 多个 软件互 相共享信息，这些软件既可以在同一台计算机上运行 ，也可以在通过 网络连接起来 的多 台计算机上运行 ，在选煤 厂集控系统 中存在着众 多车 间的集控 子单元 ，各单元 间存在 着数据分 析和存储 问题 ，这些单元都需要独立 的计算方式 ，往常的系统往 往采用 中央服务器独立分析 和存储这些数据 ，负担很重 ，经常 出现因数据 负荷较大而 出现 的死机现象 ，本文采用的选煤厂分布式计算具有以下几个特点：(1)将各选煤工艺中控 制单元公 用的数据资源进行结构分离 ，共用数据资源。(2)通过分 布式计算可 以在选煤控制单元所在分布的计算机上根据计算量的大小平衡计算负载。(3)可以把程序放在最适合运行它的计算机上。其 中 ，共享稀有资源和平衡 负载是计算机分 布式计算 的核心思想之一。系统采用 分布式计 算 中的 网格计 算作 为 中央计算分配管理机 ，网格计算是 分布式计算 的重 要方应力区域综合治理措施和现场组织管理经验，取得了较 好 的效果 ，保 证 了工作 面 的安全 生产 ，为今 后类似情况的处理积累了经验。当然 ，4304(~L)I作 面在治 理 的过程 中也存 在着一定 的盲 目性 和滞后性 ，压力显 现明显 了 ，底 鼓量和顶板 下沉量 大 了 ，转载 机拉不 动 了，才想 到要挑顶 、卧底 ，在治理过程 中 ，如果在 回采超前压力 赶到 以前 ，提前 进行放顶 ，降低应力集 中程度 ，应该 能· 42 ·取得更好的效果 。参考文献[1] 钱 呜 高 ，石 五平 ．矿 山压 力 与岩 层控 制 [M】_徐州：中国矿大 出版社 ，2003，l1．作者简介高志斌(1977．5)，工程师 ，现任济 宁二号煤矿技术科副科长 ，从事采煤技术管理工作 。(收稿 日期：2011—10—9)

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