回采工作面巷道优化设计分析及刚性支护

来源:用户上传      作者: 董飞

　　【摘要】文章所设计的巷道，当两帮倾角为60度时，可以获得最优的横截面积和最好的支护效果。刚性支护架确保了顶板和两帮的最快速推进。
　　【关键词】回采巷道；优化设计；刚性支架支护
　　1、基本情况
　　1.1回采面概括
　　回采工作面作面长150m，煤层厚度从0-25范围内变化不等，平均厚度达到5.6m，属于稳定性差的疏松煤层。煤质单纯，无矸石等杂质，主要以块状、粉末状形态存在，外形呈现出玻璃光泽，属于典型的半亮型煤，整个煤层的大致坚固系数为0.16。邻采区轨道、胶带和回风上山位于该工作面的西侧，东面是一个保护煤柱，南邻未采工作面，北邻准备工作面。煤层倾角为5-29度，个别地方的倾角超过30度。
　　1.2煤层赋存情况
　　1、上石炭统太原组（C3t）赋予井田深部，地表无出露，岩性主要为深灰—灰黑色泥岩、砂质泥岩间夹灰色砂岩、石灰岩及煤层。煤层顶板为泥岩，底板为泥岩，粉砂岩。
　　1.3围岩的性质及其对采煤的影响
　　煤层顶底板情况：据临近巷道掘进及采掘资料，15#煤层直接顶为泥岩，稳定性好，属半坚硬岩石；平均厚度6.7m，上部为14#、K2、K3、K4石灰岩，局部有炭质泥岩伪顶。底板：直接底为泥岩，属半坚硬岩石。
　　1.4地质构造及水文地质情况
　　预测范围内地质构造简单，未出现断层、无碳柱等地质构造，但工作面内部未进行打探，还需进一步做地质调查工作。根据地质报告资料，15#煤层发育有灰色石灰岩、K2、K3、K4石灰岩、5—7层中粗粒砂岩等含水层，岩石富水性较弱，岩性细腻致密，具有良好的隔水性能，因此，预测该工作面在回采过程中预顶板含水层向工作面充水不会太大，预测最大涌水量30m3/min正常涌出量610m3/h。
　　1.5开采方法及流程
　　采用长壁后退式、高采煤法，顶板的控制采用全部垮落法。该工作面的采高控制在4.6m，采煤的工艺流程顺序是：（1）先打眼注水；（2）切割煤层；（3）移动支架；（4）重复割煤、拉后溜、推前溜的过程，（5）最后放顶煤。
　　2、巷道断面优化设计
　　3、刚性支架支护设计
　　4、工作面围岩的变形规律
　　在支架的使用过程过程中，要反复对支架进行测试，以掌握巷道内矿压的变化规律，经测试得出表3中所列数据。
　　5、结束语
　　观测结果说明该工作面的设计合理，刚性支架支护作用明显。但是在不计底板变形的前提下，两帮和顶板都出现了不同程度的变形，求其原因是因为巷道过深过大，围岩施加给支架的力量较大，但所有的变形数值均在合理承受范围之内，说明此刚性支架的强度适当，设计合理。
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