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钻孔成像技术在煤矿巷道支护中的应用研究

四、 效 益及应 用情 况

构体并进行定量分析。可 以有效探测煤层产状 、 厚 度等赋存情况 , 指导合理科学地组织生产 ; 通过对 同一 钻 孔 的周 期性 对 比观 测 成像 , 可 以揭示 煤 层 巷 道围岩节理 、 断层和裂隙等发育变形情况 , 预测巷道 顶板离层垮 冒、 巷道失稳等地下灾害的发展趋势 , 为 采取科学有效的预防处理措施提供参考,降低开采 风 险和生 产成本 ; 可 以对巷 道 的支护设 计 、 围岩 注浆 加固及巷道修复等的有效性进行评估并提供真实有 效的技术数据 , 提高煤矿井下生产的安全性。
杆 材 质 为左 旋 无 纵 筋 螺 纹 钢 ,锚 杆 间 排 距 为 8 0 0 a r m× 8 0 0 a r m, 锚杆参数为 : 2 2 ×1 8 0 0 m m, 端头
锚 固 。支 护后 巷 道变 形破 坏 严 重 , 巷 道 围岩 的顶 底 板 和两 帮变形 情况 如 图 1 所 示 。由 图 1 可 以看 出巷 道变 形 量大 ,且 顶底 板移 近量 远大 于 两 帮 移近 量 ,
第2 6 卷

第4 期
煤炭 生产 与管理 ・
钻孔成像技术在煤矿巷道支护中的应用研究
姚 建忠 白佳 鹏
( 同煤集团大唐塔 山煤 矿有 限公 司, 山西 大同 0 3 7 0 0 1 )
【 摘 要】本文针对塔山煤矿二盘区 8 2 1 2 工作面切眼及顺槽巷道顶板破碎, 采用普通锚杆支护后巷道变形量大
的锚 固作用 。

无法保证矿井高效安全生产。

工 程概 况
图 1 巷 道 围 岩移 近量
塔 山煤矿位于 山西省大 同市 区南 3 0 k n处 , i 该 矿 由大同煤业 股份有限公 司、 大唐 国际发电股份有 限公 司 、 大同煤矿集团有限责任公司三方股东共同 投 资组建 。矿井 于 2 0 0 3年 2 月 开 工建设 , 2 0 0 6年 7 月试产出煤 , 设计生产能力 1 5 0 0 万吨。 二盘区 8 2 1 2 工作 面东 以二盘区辅运 巷为界 ,北东相邻 8 2 1 0工 作 面 ,位 于 1 0 7 0 m水平 ,工作 面对 应 地 面标 高 1 4 0 8 — 1 5 7 3 . 4 m, 走 向长度 2 6 2 5 m, 倾斜长度 2 3 0 m, 面 积6 0 2 6 1 9 m 2 , 煤层厚度 7 . 2 5 ~ 2 0 . 1 9 m, 平均 1 1 . 1 7 m,
3 ~ 5 o, 地质构造较复杂 , 采用综采放顶煤一次采全 高的采煤方法, 工作面采用一进二 回三巷布置。 8 2 1 2 工作面顺槽原支护方案为 :锚杆支护 , 锚
收 稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 9 — 1 3
作者简介 : 姚建 忠( 1 9 7 3 一 ) , 男, 山西静乐人 , 同煤集 团大唐塔 山煤矿综采二队书记 , 助理工程师 。
前探测孔: 揭示超前探测孔所在的煤层和岩层结构的 完整性, 定量分析断层等构造体的产状和含水体的位 置、 范围等 ; ( 4 ) 煤层勘探孔: 观测和定量分析煤层走 向、 厚度、 倾 向、 倾角及煤层 内离层裂缝程度等。
三、 钻 孔成像 技术 应 用结果 分析
( 二) 钻孔成像技术的使用 , 大大降低 了巷道用 化学粘接材料 的使用量 ,节约支护成本费用 1 0 0 0
报, 2 0 0 8 , ( 8 ) .
【 3 】 张 农, 王保贵 , 郑西贵等. 千米深井软 岩巷 道二次支护 中的注浆加 固效果分析Ⅱ 】 . 煤炭科 学技
术, 2 0 1 0 , ( 5 ) .
【 4 】 于师建 , 程 久龙 . 采 矿 工程 围岩 移动破 坏 综合 探 测技 术 [ A】 . 山 东省地 球 物 理 六十 年 学 术 交流会 论
多万元 。
( 三) 节 约 了巷 道维 修成 本 和 人员 投 入 , 杜 绝 了
在工作面推进过程中通过在顺槽顶板打钻孔 , 然后 每 3天通过钻孔成像仪对顶 板钻孔 内煤岩体 裂 隙发 育 情 况 进 行 观 测 一 次 。上 顺 槽 中距 开 切 跟 1 4 5 m处 的顶板 钻 孔 窥视 照 片 如 图 3所示 。 由图 可 以看 出, 工作面顺槽顶板 0 . 9 m 以内煤层较破碎 , 裂 隙较为发育 , 离层明显 , 1 . 0 2 . 4 m处煤体坚硬完整 , 无离层 , 2 . 4 ~ 2 . 8 5 m处 煤质 较 为 疏松 ,有 裂 隙发 育 , 2 . 8 5 ~ 3 . 5 m处煤体 坚硬完 整 , 3 . 5 3 . 7 m处 煤 体 疏 松 破碎 , 3 . 7 ~ 5 . 2 m煤体完整 , 5 . 2 ~ 5 . 8 m处煤体破碎 , 有 离层 , 5 . 8 ~ 6 . 7 m煤体坚硬完整。 通过分析可知顶板 0 . 9 m以内煤体较疏松破碎 , 不 易 控 制 ,顶 部 2 . 4 — 2 . 8 5 m处煤 质疏 松破碎 , 3 . 7 ~ 5 . 2 m处煤体坚硬完整。因此将原顶板支护方案 改 为 :锚杆参 数 为 : 2 2×2 5 0 0 m m,锚杆 间排 距 为 8 0 0 m m ×8 0 0 m m,全 长 锚 固 ,并 加 设 1 7 . 8 X
的问题 ,提 出了采用钻孔成像技 术对巷道顶板 围岩进行 了窥探 ,发现巷道顶板 围岩中 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ. 9 m以内煤体较 疏松破碎 , 2 . 4 ~ 2 . 8 5 m处煤质疏松破碎 , 3 . 7 ~ 5 . 2 m处煤体坚硬完整 ,因此将支 护方 案改为采用 2 2× 2 5 0 0 a r m锚杆 ,问排距为
31
号电缆和推杆等附件。
4 3 0 0 a r m锚索 , 锚索排距 1 8 0 0 a r m, 确保将顶板锚 固 在稳定煤层中 , 并对顶板进行喷浆加固 , 以对顶板 表面的破碎煤体进行加固 ,防治风化进一步破碎 ,
防止 出现 漏 顶 。
采 用 该方 案支 护 后巷 道 顶 板 变形 量 大 大减 小 ,
稳 定层位 中 , 保 证顶 板 安全 。
揭示锚杆锚索钻孔所穿越的煤层结构和人岩深度 , 根 据 煤层 结 构选 取 合适 的锚 固方式 和 长度 , 预测 锚
固效 果 ; ( 2 ) 观测 瓦斯 排放 孔 : 揭 示 瓦斯 排 放孔 所 穿 越 的煤层和岩层结 构 , 评价 瓦斯排放效果 ; ( 3 ) 观测超
煤层过程中 , 由于受地质构造及相邻工作面采动影 响, 巷道在掘进过程 中顶煤疏松破碎 , 局部顶板发
生 冒落 , 采用普通支护参数 的锚杆支护方案无法对 巷道 围岩进行有效控制 , 为确保安全生产 , 需要对 巷道支护参数进行调整 。采用钻孔成像技术对顶板
煤岩层破碎情况进行观测 , 以便能够掌握不同位置 巷道 围岩 的破碎情 况 ,以便及 时调整锚杆支护参 数, 使锚杆锚 固在稳定岩层 中, 有效发挥其对 围岩
文集, 2 0 0 9 .
煤 层 结 构 较 复 杂 ,变 异 系数 为 2 2 . 9 9 %,煤 层倾 角
二、 钻 孔成像 设 备概 况
钻孔成像设备采用 C X K 6 矿用本安型钻孔成像 仪, 该设备是为适应煤矿井下工作环境而特制的一 套钻孔全景成像设备 , 仪器采用先进 的图像采集 与 处理技术 , 系统高度集成 , 探头全景成像 , 图像 实时 自动提取匹配拼接 , 图像清晰逼 真 , 可对所有 的观 测孔全方位 , 全柱面观测成像 , 系统组成如 图 1 所 示 。C X K 6 矿 用本安型钻 孔成像 仪系统 主要包括 C X K 6 一 Z矿用本安型钻孔成像仪主机 、 C X K 一 1 2 T矿 用本安型钻孑 L 成像仪探头 、 C X K 一 5 S 矿用本安型钻 孔深度计数器等主要部件 ,以及视频传输 电缆 、 信
该 系 统 主要 用 途有 : ( 1 ) 观测锚杆 、 锚索钻孔 :
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图3 8 2 1 2工 作 面上 顺 槽 距 开 切 眼 1 4 5 m 处钻 孔 窥视 图
该技术具有很好的经济价值 和社会意义 , 可为 同类条件矿井巷道支护提供经验借鉴。 ( 一) 通 过 使 用 钻孔 成 像 技 术 对 顶 板 破 碎 段 巷 道进行观测 ,掌握了巷道 围岩的节理裂 隙发育情 况, 调整巷道支护参数 , 可以保证锚杆 ( 索) 锚固在
8 0 0 m m× 8 0 0 m m , 全长锚固 , 并加设 1 7 . 8 × 4 3 0 0 a r m锚索, 锚索排距 1 8 0 0 a r m 。支护后巷道围岩变形量小 , 巷道稳定 。 【 关键词 】 煤炭生产 钻孔成像 巷道围岩变形 锚杆 支护设计
【 中图分类号】 T D 3 5 3
【 文献标识码】 A
【 文章编号】 1 0 0 8 — 8 8 8 1 ( 2 0 1 3 ) 0 4 — 0 0 3 1 - 0 2
在 进 行 巷 道 锚 杆 支 护 时应 尽 量 让 锚 杆 终 端 处 于稳定的煤岩体 中, 才能有效发挥锚杆支护的悬 吊 和加 固破 碎 围岩 的作用 。塔 山矿 在开 采石 炭二 叠纪
3 2
采煤工作和维修巷道的相互影响 , 提高了生产效率。
【 参考文献 】 【 1 】 朱术云, 曹丁涛, 岳尊彩等. 特厚煤层综放采 动底 板 变形破 坏 规律 的 综合 实测 U 】 _ 岩 土工程 学报 ,
2 0 1 2 , ( 1 0 ) .
[ 2 】 李术才, 王汉鹏 , 钱七虎等. 深部巷道 围岩分 区破 裂化现 象现场监 测研 究U ] . 岩石力学与工程 学
图2 C X K 6矿 用 本 安型 钻 孔 成 像 仪 结构
本 系统不仅能实时直观地观测到钻孔 内的各 种结 构 构造 , 而 且 能将 整个 钻 孑 L 进 行 成像 并 展 开 成
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