張雙樓礦綜放開采頂水穩(wěn)定性分析

張雙樓礦綜放開采頂水穩(wěn)定性分析

1工作面地質(zhì)條件張雙樓水井分為東翼和西翼。7111工作面位于東一下山采區(qū),是該礦下山延伸開采的第3個工作面,其走向長1362m,面長140m,煤層厚度2.2～4.3m,平均厚為3.59m,傾角8～30°,工作面標(biāo)高-612.5～-731.6m,上下巷道走向上起伏變化較大,西起東一膠帶機(jī)下山,東至井田第二勘探線東420m,南臨7109工作面采空區(qū),北為未采區(qū)。該面7煤基本頂為細(xì)砂巖,厚度3.1～6.1m,直接頂為泥巖,厚度4.2～5.0m。分界砂巖厚度8.56m,7煤與分界砂巖的距離為56.67～69.42m,平均61.2m。該面機(jī)采最低高度2.0m,最大頂煤厚度2.3m。該面直接底為泥巖,厚0.75m,老底為砂巖,厚17m左右,7煤與9煤間距25m。2工作面支架結(jié)構(gòu)7111工作面安裝ZFSB3000-15/26A型普通放頂煤支架89架,上、下端頭各安裝ZFSB4300-17/30型掩護(hù)式液壓支架2架,共93臺。工作面支架主要技術(shù)特征見表1,安裝壓力表372塊。在周期來壓期間支架承受的支護(hù)強(qiáng)度按下式計(jì)算:p=hγ+h1γ1=(6.1+5.0)×27+2.3×14=331.9(kN/m2)式中,h為基本頂、直接頂厚度,(6.1+5.0)m;γ為直接頂、基本頂密度,27kN/m3;h1為最大頂煤厚度,2.3m;γ1為煤的密度,14kN/m3。由上式知p<509.6(kN/m2),故支架支護(hù)強(qiáng)度滿足要求。3安全閥開啟率低7111工作面推進(jìn)728m時,煤壁開始有較小淋水,持續(xù)淋水加大,頂板壓力也異常增大,液壓支架的壓力表顯示支架的工作阻力明顯增大,安全閥開啟率達(dá)到80%,部分立柱由于安全閥開啟速度慢,壓力表顯示支架最大工作阻力達(dá)到40～50MPa。煤壁片幫嚴(yán)重影響范圍波及整個工作面,深度達(dá)1～3m。工作面在推進(jìn)過程中,正常涌水量達(dá)260m3/h,涌水最高時達(dá)400m3/h,是該礦開采史上前所未有的。在頂水開采期間,加強(qiáng)了排、放、疏、導(dǎo)措施,開展了礦壓及水量監(jiān)測,隨時掌握頂板及出水量的動態(tài)變化,及時采取措施,確保工作面生產(chǎn)正常進(jìn)行。47111工作面的礦壓突出規(guī)律4.1表1、表2正?；夭善陂g對該工作面進(jìn)行的礦壓觀測,其結(jié)果見表2、表3、表4。根據(jù)觀測結(jié)果得知,當(dāng)工作面推進(jìn)12m時,直接頂垮落,垮落高度5.09m,當(dāng)工作面推進(jìn)44m時,基本頂巖梁發(fā)生周期性斷裂和垮落,其步距為19m。4.2工作面飲用水中的礦壓突出規(guī)律工作面淋水期間對該工作面進(jìn)行了礦壓觀測,其結(jié)果見表5、表6和表7。4.3煤壁葉片砂巖淋水效果分析正?；夭善陂g片幫深度集中在0～0.5m之間,而淋水期間深度集中在1～2m,最深可達(dá)3m,煤壁片幫長度正常回采時平均14.0m,占整個工作面的8%,而淋水期間片幫長度平均為96m,占整個工作面82.7%,幾乎遍及整個工作面。在淋水期間,當(dāng)工作面推進(jìn)到接近周期來壓1～3m時,基本頂下方的偽頂軟化,使支撐壓力明顯移入煤壁區(qū),造成煤壁片幫分界砂巖在該過程中通過基本頂加在支架上,此時支架的支護(hù)強(qiáng)度按下式計(jì)算:P=(hγ+h1γ1)+pk=431.9(kN/m2)Ρ=(hγ+h1γ1)+pk=431.9(kΝ/m2)式中,P為淋水后支架承受的支護(hù)強(qiáng)度;hγ+h1γ1為淋水前支架承受的支護(hù)強(qiáng)度;p為水通過基本頂加在直接頂上的水壓,該區(qū)頂板砂巖水的靜水壓力為100kN/m2。很明顯在頂板有水時加在支架上的壓力增加了30%。由于支架立柱作用不均衡性,使一些支架的支護(hù)強(qiáng)度超過立柱的設(shè)計(jì)能力,所以在淋水期間個別立柱發(fā)生缸體炸裂現(xiàn)象。5局部段頂板無排放式支護(hù)(1)由于頂板水造成支架承受力加大30%,使支架立柱超出承受能力,所以在頂板壓力較大區(qū)域的支架下方采用DZ系列的單體液壓支柱輔助支設(shè),每架2棵,支柱支設(shè)在立柱的前方頂梁下,從而提高支架的支護(hù)強(qiáng)度。(2)為了有效地防止片幫和冒頂,在預(yù)計(jì)周期來壓前1～2m處,在煤壁打兩排1.6m長的木錨桿,間排距800mm×800mm,距頂板500mm,每個周期打3個循環(huán),使片幫漏頂現(xiàn)象得到了控制。采煤機(jī)割煤后及時移超前架,對端面距超過規(guī)定的局部地段在前梁上用錨鏈拴3.4～4.5m工字鋼梁,使一端緊靠煤壁支護(hù)頂板。如圖1所示。(3)在頂水開采時,必須嚴(yán)格控制采高。2.6m支架采高控制在2～2.1m之間較為合適,既可以減少片幫漏頂,也可使片幫深度得到控制。(4)對局部已經(jīng)發(fā)生冒頂?shù)膮^(qū)域,采取超前支護(hù)的方法使采煤機(jī)順利通過,如圖2所示。做超前支護(hù)采用2.5～3.5m長圓木,DZ2.5～DZ3.15單體做腿,一端搭在支架上,一端用單體做腿,每架2棚,用舊道木、雙層菱形金屬網(wǎng)接實(shí)頂板,施工時采用手鎬落煤或放震動炮,以預(yù)防頂板漏頂。(5)在片幫較深,頂板比較完整的地段,則在支架前梁上用?160mm以上圓木或半圓木撅頂,每架2根沿走向鋪放,長度根據(jù)片幫深度而定,下料時一般下1.5m,2m,3m三種規(guī)格及時護(hù)頂。6緩解了礦井生產(chǎn)接續(xù)通過對7111工作面的礦壓觀測,