沿空留巷技术及应用

关键词： 灰岩 空留巷 开采 矿井

沿空留巷技术及应用（精选十篇）

沿空留巷技术及应用 篇1

随着煤炭开采业的发展, 煤矿开采难度日益增加。在此背景下, 如何实现矿井的集约化生产, 降低矿井的掘进率, 降低开采难度, 进而提高煤炭资源的开采率成为人们关注的问题。而沿空留巷技术可以符合人们的要求, 在坚硬灰岩型煤矿开采中发挥出巨大作用。虽然坚硬灰岩顶板沿空留巷技术具有十分明显的优势, 但在实践中仍需注意一些关键问题。

1 煤矿地质条件概况分析

所研究煤矿地质条件较为复杂, 多断层。巷道属于半煤岩巷, 高度2.2 m, 上净宽3.6 m, 下净宽3.2 m。该巷道主要呈现倒梯形断面, 沿顶板掘进。该煤层平均厚度为0.9 m, 因为含有一定的Fe2S3, 煤质较为坚硬。该煤层的直接底 (巷道岩帮) 属于铝制泥岩, 其厚度约为1.19 m;基本顶 (无直接顶) 的厚度约为5 m, 属于坚硬的石灰岩顶板。巷道在掘进时, 所采取方式为在顶板不使用支护, 仅在两帮位置使用直径20 mm×1 500 mm的螺纹钢锚杆, 每一排使用2根, 间距在1 300 mm左右。

2 巷道维护的特点

灰岩顶板沿空留巷与其它地质条件的沿空留巷技术略有不同, 因为石灰岩顶板的硬度与坚韧度较大, 导致切落石灰岩顶板的难度较大。为能达到效果, 巷旁支护必须为其提供充足的刚度及强度。又因为石灰岩顶板的载荷分布往往不均匀, 有一些甚至还存在来压步距大的特点, 可能会引起十分明显、剧烈的煤矿开采工作面矿压现象。这样一来, 就可能在顶板岩层断裂时将巷旁充填体压坏。为应对以上情况, 该矿所采取的巷旁充填体具有可塑性强的特点, 以便利用其自身的弹性与伸缩性应对顶板岩层的下沉。该煤层半煤岩巷的盐帮是铝制泥岩, 所以为了巷道形状的保持, 必须对两帮的横向位移状况作出一定的限制。

3 沿空留巷支护的设计原则

a) 对围岩和整体承载加以强化, 从而对有效断面加以控制。加固巷道后, 巷道围岩的整体性也将得到强化提升, 从而减少片帮或顶板围岩冒岩而产生的支护失效问题;

b) 通过支护可有效控制压力, 进而将压力释放或使压力变形, 这样就可有效减缓巷道压力, 以防其变形。

4 坚硬灰岩顶板沿空留巷方案选择

通过实践可证明, 在坚硬灰岩顶板沿空留巷技术中, 选择正确的巷内支护、巷旁支护方式及适当的参数可有效增强巷道围岩的强度。不仅如此, 巷内支护和巷旁支护强度如与地板运动、围岩变形特点和规律相符, 将使得沿空留巷的稳定性大大增加。

4.1 巷内支护方式选择

笔者认为在该煤层开采的巷道掘进中, 使用锚杆支护具有其它方式不可比拟的优越性。通常使用的U型钢或工字钢属于被动支护类型, 而锚杆支护则属于主动支护。也就是说, 通过锚杆和围岩之间的相互力学作用, 构成了一个统一、动态的承载结构。在锚杆支护中, 锚固体的力学性能通过锚杆加以放大, 这样围岩结构、整体强度等都会有所增强。破碎围岩的整体强度也被提高, 围岩的塑性区域、破碎区域被其限制, 从而使得围岩的整体承载性能能最大效果地展现出来。锚杆支护与传统的棚室支护相比, 也具有优越性, 不仅劳动强度小、成本低, 还能有效维护巷道、提高巷道断面的利用率;既能改善煤矿开采的工作环境, 提高安全性能, 也使得回采工作面的断头维护更加简化。

4.2 巷旁支护方式的选择

以高水速凝材料支护技术为例。该技术为新型技术, 相较于传统的巷旁支护技术而言, 该技术充分结合展现了支和护的作用, 更适合在沿空留巷开采技术中使用。其特点具体分析如下:

a) 具有较大的支护阻力, 即使顶板高度明显, 也能予以有效切落, 从而防止顶板的旋转下沉;b) 反应速度快, 阻力在短时间内就能迅速增强;c) 适应性强, 即使顶板出现一定程度下沉, 该技术也可有效适应, 保障顶板的稳定性;d) 效果良好, 既可控制巷道的变形程度, 也能保障断面的稳定;e) 可采取机械化, 使得工作量减少, 降低工人的工作强度;f) 封闭性较强, 能有效预防和控制采空区可能出现的毒气外泄状况;g) 具有非常广泛的使用范围, 不论地质条件是否复杂, 不论是中厚煤矿还是薄煤矿, 都有良好的效果[1]。

5 补强支护方案设计与效果分析

该煤炭开采工作面巷道掘进中, 巷道支护参数是根据传统巷道掘进的数据设计的。因此在设计时没有考虑到该巷道会在下一工作面再使用。又加上该巷道使用时间比原先预计的时间要长, 且经过了多次改动, 为能保障效果, 就需要进行补强支护。其具体方案如下:

以原有支护为基础, 在每两排锚杆之间补添一排锚杆 (Φ20 mm×1 800 mm) , 上部锚杆要在煤岩界面下方约300 mm的位置, 下部锚杆要打在与岩帮成20°夹角的位置, 且距离巷道底板上方200 mm处, 只有这样才不会使锚杆影响采煤机工作。

实践证明, 补强支护具有明显效果。当巷帮围岩的强度增加后, 减缓了巷道围岩的变形量;明显改善了顶板的下沉量;改善了充填体的横向变形程度 (高达30%) , 效果明显。总的来说, 通过补强支护, 可以有效降低断面缩小的范围, 最大可达13%。从受力方面分析, 在补强支护前, 巷旁充填体的垂直应力范围为20 MPa~25 MPa, 而补强支护后, 其垂直应力下降, 范围在15 MPa~25 MPa之间, 由此可证明补强支护改善了巷旁充填体的受力状态[2]。

6 巷旁充填体宽度选择分析

此环节主要通过数值模拟的方式, 分别将巷旁充填体的宽度设定为0.4 m、0.8 m、1.2 m及2.0 m。随后, 通过研究这几个宽度状态下巷道的表面位移状况, 观察在不同的巷旁充填体宽度下巷道围岩应力所产生的变化, 以便能求得最适合的巷旁充填体的宽度。

巷道顶板下沉量与巷旁充填体宽度成反比, 当其宽度分别为0.4 m、0.8 m、1.2 m、1.6 m、2 m时, 分别对应的顶板下沉量为307 mm、253.8 mm、208.6mm、199.4 mm、191.3 mm。我们可看到当巷旁充填体宽度为1.2 m时, 其顶板下沉量比0.8 m所对应的顶板下沉量更低, 降低幅度在17.9%, 而其宽度再增加时, 顶板下沉量下降的趋势减缓。

当巷旁充填体宽度由0.4 m向1.2 m不断增加时, 留巷侧岩帮位移的数值也在增加 (由187.7 mm增加到248.7 mm) ;而其宽度再由1.2 m增加到2 m时, 留巷侧岩帮位移的数值却在减少 (由248.7 mm下降到127.9 mm) 。

巷旁充填体宽度由1.2 m向2 m增加时, 实煤体帮的位移减少了10 mm, 而巷旁充填体宽度从0.4 m增加到1.2 m时, 其位移却减少了33.2 mm。由此可见, 实煤体帮向巷内挤压变形的力量随着巷旁充填体的增大而减小, 当增至1.2 m后, 其减小的幅度减缓。

通过分析可知, 巷旁充填体的宽度越大, 也就越能保障对巷道围岩的控制力度, 但这种力度会随着巷旁充填体宽度的增加而有所减弱。尽管底鼓量会随巷旁充填体宽度的增加而加剧, 但可看出其加剧趋势平缓, 可忽略不计, 且当巷旁充填体宽度增加到一定程度后这种不利影响就直接消除了。因此, 通过对实际数据分析, 可得出当巷旁充填体宽度为1.2 m时, 既能节省人力物力, 又能保障开采质量和开采安全。

7 结语

坚硬灰岩顶板沿空留巷技术的应用必须建立在综合调查、分析与观测的基础上。只有这样才能保障这种先进技术的科学性、经济性、合理性。实践证明, 利用坚硬灰岩顶板沿空留巷技术进行薄煤层的开采可有效利用巷旁支护体切落顶板, 此时, 该巷旁支护体可适应顶板, 从而应对沿空留巷时围岩的变形。坚硬灰岩顶板沿空留巷技术能成功应对较为复杂的煤矿地质条件, 提高煤矿开采的效率, 提高经济效益, 从而为中国社会主义和谐社会的建设作出应有贡献。参考文献:

摘要：结合研究和实际工作经验, 以横河煤矿薄煤综采的工作面所具备的沿空留巷条件为基础, 具体分析了坚硬灰岩顶板沿空留巷技术的发展和应用探讨研究。

关键词：坚硬灰岩顶板,沿空留巷,薄煤层,巷内支护,巷旁支护

参考文献

[1]柏建彪.沿空留巷围岩控制技术研究[J].煤矿支护, 2009 (02) :13-20.

沿空留巷技术及应用 篇2

关键词：留巷整修；大断层；挑顶

1 工作面概述

冀中能源股份有限公司章村矿31采区为该矿-350水平第一個规划设计的采区，该采区仅设计5个工作面，工作面跳采困难，结合该矿原24采区沿空留巷经验，经研究决定继续在该采区实行沿空留巷技术。

3103薄煤综采工作面为31采区第二个回采工作面，平均煤厚1.3m，直接顶为3.2m厚砂质泥岩，老顶为8.2m粉砂岩，直接底为2.9m泥岩，老底为3.9m粉砂岩；运料巷距工作面切眼150m处揭露f3103上-1正断层，落差3.2m； 3103工作面自回采开始至结束在运料巷沿空留巷，运料巷留巷结束进行整修后作为3101工作面运料巷使用。

2 沿空留巷支护及正常期间留巷整修概述

考虑到3103工作面地质条件复杂，留巷段断层发育，部分地段顶板破碎，因此在巷道掘进、留巷、留巷整修三个阶段分别对留巷进行支护加固。

2.1 巷道掘进期间加固

巷道掘进期间采用锚网支护，巷道规格4.0m*2.3m（巷宽*巷高）。顶锚杆选用Ф22的高强度左旋螺纹钢体制作，顶锚杆全长锚固；帮锚杆选用直径Ф16的A3圆钢端头锚固。锚杆长度均取2m，间排距为700mm×800m。锚索梁采用14#槽钢制作，锚索绳采用Ф21.8L8300mm钢绞线，一梁三孔，锚索垂直巷道布置，间距2.4m。

2.2 留巷期间支护加固

工作面超前留巷不小于20m的采空区侧采用挂双层金属网挡矸，金属网规格5m×1m，留巷时加打两排单体配铰接顶梁支护，靠近采空区侧单体采用双肖铰接顶梁。

2.3 正常期间留巷整修支护

留巷维修施工在工作面切顶线后约120m以处待采动压力稳定后开始整修，顶板较完整段在采空区侧距原巷道中线1750mm处采用矩形顺硐木抬棚支护，梁长2400mm，抬棚采用直径不小于180mm优质红松圆木，抬棚腿上端开月牙口，一梁三柱支设，腿间距中—中800mm，顺硐抬棚头尾相接并确保巷道规格不小于3200×2200mm（宽×高）；顶板破碎或下沉严重时套矿工字钢对棚支护，梁长2800mm，腿长2600mm，棚距中—中1000～2000mm。

3 大断层段沿空留巷整修

3.1 留巷前后断层段巷道变化

因f3103上-1断层落差大，断层下盘段顶板破碎，且顶板淋水严重，造成原巷道支护失效，留巷后巷道变形严重，加大了留巷整修困难。见附图一：留巷前后断层段巷道参数。

3.2 断层段巷道动态观测

采用十字布点法对留巷段每日观测分析，以确定留巷顶板及两帮的变形量及变形速度，具体的动态观测结果如图二、图三所示。

由图二、图三可知，断层面前后5m范围巷道变形最为强烈，在约 10m后基本稳定，据现场实测，断层附近底鼓量最大为850mm，顶板下沉最大为200mm，顶底最大移近量达到1050mm。因此， 断层下盘已经严重离层，按照常规方式整修易造成大面积冒顶事故。

3.3 断层下盘挑顶支护参数

针对断层段顶底板岩性分析，决定对断层下盘采取挑顶以保证巷道平直及支护效果。挑顶巷道挑顶后高度不小于2.2m，扩帮宽度不小于2.5m，顶、帮锚杆间排距为800mm×800mm，顶锚杆采用L2000mm高强度全长锚固，顶铺金属编织网配合钢筋梯子梁；帮锚杆采用Φ16mm，L2000mm圆钢制作，采用树脂药卷S2370一卷端头锚固，帮铺双抗塑料网配合钢筋梯子梁，二次预紧后顶锚杆预紧力扭矩不小于300Nm，帮锚杆预紧力扭矩不小于100Nm。挑顶段加密锚索支护，锚索采用一梁三孔顺巷布置，锚索间距1.0m。

4 结论

针对该断层落差大的特点，结合断层下盘顶板岩性分析，采取了对下盘挑顶并重新补打锚杆、锚索的支护方案，结论如下：

①断层面前后5m范围巷道顶板及两帮变形最为强烈导致顶、帮支护失效，在约 10m后基本稳定，因此留巷断层段整修挑顶作业长度不小于10m。②断层段上部岩层离层严重，采用锚网支护后采用锚索加强支护，锚索应加密布置，锚索梁应横跨原断层面。③通过对留巷挑顶重新支护，有效的保证了巷道成型以及断层上下盘的支护，有效的避免了顶板事故，为留巷整修后使用提供了便利条件。

参考文献：

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[2]陈炎光，吴士良.中国煤矿巷道围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.

[3]张荣立，何国伟，李铎.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[4]汪小东.沿空动压巷道围岩变形破坏演化与稳定控制[D].徐州：中国矿业大学，2008.

沿空留巷技术及应用 篇3

关键词：沿空留巷,巷旁支护体,可缩柱

一、前言

沿空留巷技术一直是我国煤炭开采的重要技术发展方向之一,实施沿空留巷,不仅可延长矿井寿命,而且也是煤炭企业改善安全条件和技术经济指标,增产、增盈减亏的主要途径之一。

尽管沿空留巷技术具有一系列优点,但由于沿空留巷在服务期间受到两次采动的影响,围岩变形速度快,变形量大。在研究与应用中,巷道变形难以控制,传统的巷旁支护体(如木垛、矸石袋、密集支柱、混凝土块和高水材料等)构筑不方便、支护效果差、安全程度低、与工作面推进速度不匹配、工人劳动强度大等问题比较突出。且传统巷旁支护体都属于被动支护,只有当顶板垮落压在支护体上时,它们才会对顶板施加支护阻力,而不是在顶板垮落之前就主动对顶板施加支护阻力,而巷旁支护体的初始阻力对顶板支护有着十分重要的作用。梧桐庄矿通过可缩巷旁支护体沿空留巷技术研究与应用,运用新型巷旁支护体,达到了良好的留巷效果。

二、工程概述

梧桐庄矿182201外工作面煤层比较稳定,结构简单。工作面走向长度300 m,倾向长度215 m,煤层厚度3.0 m~3.5 m,平均3.35 m,煤层倾角0~10°,平均倾角6°。直接顶底为性脆、致密的砂质页岩。实施沿空留巷的巷道182201外回风顺槽,为锚网索支护,净宽4.2 m,净高3 m。留巷段作为下一个相邻工作面———182208工作面的回风顺槽,留巷长度300 m。

三、沿空留巷设计

1.沿空留巷围岩变化规律。由于巷道围岩性质以及巷道支护工艺不同,巷道围岩的变形程度也不尽相同,包括巷道顶板下沉量、底鼓量,巷帮移近量等。回采巷道从掘进开口到因回采结束而报废,围岩变形会依次经历巷道掘进影响阶段、掘进影响稳定阶段、采动影响阶段、采动影响稳定阶段。

沿空留巷支护工艺的设计要满足对围岩变形量的有效控制,就必须了解回采巷道经历采动造成的围岩应力重新分布过程。上覆岩层随着回采工作面的推进自下而上发生运动,沿空留巷的顶板会在较长时间内受到老顶上覆岩层运动的影响。采面前20~40 m处煤层上覆岩层开始运动,为岩层起始沉降期。煤层开采后,垮落带岩层冒落,上覆岩下沉速率增大,在工作面后方10~30 m处,下沉速率达到峰值。在工作面后方约60 m以外,上覆岩层沉降速度又逐渐减弱,在工作面后方100 m左右,岩层运动趋于稳定。

2.沿空留巷设计原理。在工作面回采期间,利用巷旁支护体对顶板的支护阻力切断顶板,切断部分顶板的矿山压力传递,消除或减弱顶板的周期性压力,进而利用顶板岩层压力,利用切缝里侧顶板部分岩体作为沿空留巷后的巷帮,同时对切缝外侧失稳岩体采用锚索进行支护,利用可缩柱和密闭墙实现对采空区的隔离和对顶板的加强支护。

3.施工流程。沿空留巷示意图如图1所示,主要流程为:超前回采工作面50 m对巷道进行锚索加固,超前回采工作面30 m开始支设可缩柱,紧跟工作面进度打设隔离墙,最后,在滞后工作面20 m范围内,对采空区进行喷浆封闭。

4.超前预加固设计。沿巷道走向打设两排锚索槽钢,其中一排沿巷中线布置,另外一排沿可缩柱施工线布置,距巷帮700 mm,间距1300 mm,槽钢端头间距500 mm。锚索规格为Φ21.6×7000 mm的钢绞线,并与3 m长16号直槽钢连锁。

5.巷旁支护体设计。所用的巷旁支护体———可缩柱,其上、下节筒为可嵌套的2节无缝钢管。长度均为2 m,壁厚8 mm,上节无缝管内径为Φ309 mm;下节无缝管外径为Φ299 mm。可缩柱可适应巷道高度范围为2.5 m~3.5 m,内部充填砂石混合料后具有可缩性和较强的初期支护阻力,既能够保持较高的强度,又实现了让压,并且能够适应顶板岩层断裂后的旋转下沉。可缩柱沿巷道走向布置,间距1 m,留巷宽度3.0 m。

6.隔离墙设计。隔离墙示意图如图2所示。可缩柱打设完毕后,向筒内浇注砂石混合料,砂石混合料配比:砂∶石子∶生石灰=1.0∶1.6∶0.5(质量比)。充填完毕后,在可缩柱靠近采空区侧铺设钢筋网,铺设高度为巷道高度,金属网用14号铁丝固定到可缩柱采空区侧帮吊钩上,与相邻网片搭接不小于100 mm,每200 mm用14号铁丝连接一道。然后依次向网上固定半圆木板梁和废旧皮带作为隔离墙。最后对隔离墙进行集中喷浆实现留巷巷道与采空区的隔离。

四、矿压观测分析

可缩柱使用后,在筒壁上标明刻度,安排专人定期观测可缩柱收缩量。图3是在201外回风顺槽内对1~40号可缩柱5天内观测的可缩柱收缩量,可缩柱编号越小,支设时间越早。五条折线从下至上分别代表第一个观测日至第五个观测日的数据连接折线。

通过观测发现,随时间推移,可缩柱收缩量逐渐变大,5天内每天的增加量均在5 mm~28 mm之间,且位于老顶断裂附近的可缩柱收缩量最大。顶板下沉量稳定后,留巷宽度在2.5 m左右,留巷高度在2.2 m以上,达到了良好的留巷效果。

五、经济效益

沿空留巷可使下一个工作面少掘一条顺槽,有效缓解梧桐庄煤矿采掘接续紧张的问题,直接经济效益具体如下:

1.较掘进巷道,每米劳动用工费用和设备租赁费用可下降1041元。

2.沿空留巷可实现无煤柱护巷开采,减少区段保护巷煤柱,提高煤炭资源回收率。我矿工作面间区段煤柱留设宽度一般为8 m,则每米可回收煤量8 m×3 m×1.4 t/m3=33.6吨,每吨煤价格按420元计,每沿空留巷1 m可创造效益1.5万元。

六、结语

可缩自适应沿空留巷技术是一种较先进的沿空留巷技术,具有留巷效果好、施工简单、用工少、施工成本低等优点。运用可缩自适应沿空留巷技术后可实现无煤柱护巷开采,减少区段保护巷煤柱,提高煤炭资源回收率,降低掘巷成本,提高经济效益。在一些高瓦斯矿井实施沿空留巷,可大幅提高被保护层中回采工作面的可采储量,具有广泛的推广应用价值。

参考文献

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沿空留巷巷旁支护技术与支护材料 篇4

【关键词】沿空留巷；巷旁支护；技术；材料

1、沿空留巷巷旁支护类型

目前，在应用沿空留巷时，绝大部分都设置巷旁支护。它的作用是利用高阻力去支撑冒落带边缘的顶板载荷，以分担和减轻巷内支架的受载，同时利用它的可缩性限制巷道与采空区交界处的顶板下沉量，防止巷内支架产生严重的变形；隔离或密闭采空区，避免漏风和煤的自然发火，防止采空区中的有害气体进入工作面空间。目前外应用较广泛的巷旁支护有矸石块、密集支柱、混凝土砌块、硬石膏充填带和高水材料充填等。

科学合理的巷旁支护可以可靠地保持沿空巷道处在良好的维护状态，具有技术优势和经济效益。

（1）可及時地、高阻力地支撑采空区边缘的顶板载荷，以实现分担和减轻巷内支架承受的重载荷，使巷内支架不折损或减少折损，保持巷道的有效断面；

（2）有良好的切顶能力，特别是在周期来压严重或在坚硬不易冒落的顶板条件下，巷旁支护体起着切顶作用；

（3）有小于巷内支架下缩量的可缩量，使保护巷内支架不产生严重变形而破坏；

（4）有较好的隔离或密闭采空区的能力，尤其是对自然发火或瓦斯含量太的煤层，更有积极的作用；

（5）支护工艺简单，对实现机械化有利，劳动强度较小；有良好的经济效益；对煤层厚度、倾角、顶底板状况等地质条件的适应性强。

2、人工砌块巷旁支护技术

2.1 砌块材料成分

沿空留巷巷旁支护材料的强度和可缩性是两个重要指标。理想的巷旁支护材料要满足强度和可缩性要求，较好地隔离采空区，它方便运输和施工，具有防火、防水性能，建造和维护费用低。

实验表明：用以下材料配制人工砌块巷旁支护材料经济可行：骨料采用煤矸石、炉渣、飞灰及砂土等，胶结剂采用石膏、水泥、熟石灰等，填料使用锯末、泡沫塑料等。若单独采用脆性材料，如矸石砖、料石砌块、石膏或混凝土块等，作为巷旁支护，尽管强度高，而韧性和可缩性较差；若在层间加木板，强度尽管降低，而可缩性大大提高。只有把脆性材料和可缩性材料叠加在一起，才能改变各自原有的单一性能，使其具有整体性能，满足巷旁支护的要求。

2.2 人工砌块巷旁支护技术现场试验

这种支护技术工业性试验在某煤矿工作面回风巷中进行。试验巷道长200m，从开切眼起分为两段，前100m采用柔和腿都可伸缩的梯形可缩性支架，巷道高度约2.2m，宽为3.5-4m；后100m采用金属摩擦支柱和11号工字钢组成的框形支架，此段巷道高约1.8m，宽为3.5m。两种支架的棚距均为0.8m。这200m巷道的巷旁支护均采用水泥、炉渣、锯末“三合一”预制混凝土砌块，砌块尺寸为500mm×245mm×160mm，垒砌成宽1m的墙。

通过四个测区测定表明，滞后工作面30m左右，即围岩变形速度达到高峰时，顶底板及两帮移近量达到最终移近量的40%左右；滞后工作面60m左右，顶底板及两帮移近量已达到最终移近量的80%以上。在此条件下维护好工作面后方60m范围内巷道是沿空留巷成功的关键。

滞后工作面30m处，即围岩变形速度和巷旁支护压缩速度达到高峰时，巷旁支护带的压缩量达到最终压缩量的46.5%左右；滞后工作面60m处，巷旁支护带的压缩量达到最终压缩量的88.5%左右。可见，若工作面后方60m处巷道维护状况良好，设计和使用的巷旁支护带与基本支架的性能及围岩变形规律是适应的巷旁充填支护新技术。

传统的巷旁支护不仅劳动强度较大、机械化程度较低，而增阻速度较慢、支承能力较小、密闭性能差等，长期以来沿空留巷这项技术很难广泛推广应用。必须改善现行沿空留巷巷道维护面貌，扩大其应用范围，按大力发展整体浇注巷旁充填支护技术。

2.3 低水充填材料

低水充填材料有两类。一是天然硬石膏或合成石膏。它难溶于水，而加入某些外加剂后就可水化、速凝，并形成较高的强度。生石膏要经过脱水处理，半水石膏需添入其它材料才可使用。二是工业废渣或廉价材料作为集料加上胶凝剂、速凝剂混合形成。胶凝剂主要用水泥，也有渗入一些石膏，集料有粉煤灰、灰渣、烟道灰、工业矿渣、矸石、煤矸低水充填材料，其运输方式有以下几种：

（1）全管路风力输送。充填材料运至矿井地面供料站，用风压经管路输送到井下各水平的井底料仓，再用风压经管路输送到各充填地点。

（2）封闭式矿车输送。充填材料从地面供料站用封闭式矿车运至井下，直接送入采区料仓，再用压风管路送到各充填地点。

（3）混合式输送。充填材料从地面供料站用风压经管路输送到井下中央储料仓，再用压风管路送到各充填地点。

不管采用哪种运输方式，充填材料是用压风管路送到各充填地点的。在管路中用压风输送的低水充填材料全部是干料，在充填管出口处装有环形喷水器，水进入后与充填材料在此混合后送入待充填空间。

3、高水充填材料

这种材料是高水速凝材料与大量水混合而成。从巷旁充填工艺技术要求考虑，为方便机械化施工，泵送高水充填材料时，为防止管路堵塞，减少管路冲洗工作量，要求材料在管中24h以上不凝结、不沉淀，而出管路混合后能速凝，实现早强，满足充填体对围岩支护的技术要求。

沿空留巷技术在实践中的应用 篇5

1 工作面概况

1913工作面地面位置栾卸村东北及温庄村西南约650m, 埋深400～510m。工作面走向长820m, 工业储量25.1万吨。可采储量23.9万吨;落煤呈粉末状或碎块状, 煤层结构简单, 一般含一层夹矸, 矸厚0～0.05m, 最小煤厚0.90m, 最大煤厚1.9m, 平均1.53m。依据相邻工作面观测资料, 本煤层直接顶为Ⅱ级2类, 初次来压步距25～30m, 周期来压步距6～10m。两巷超前影响带80～100m。 (如图1)

2 施工组织

2.1 组织管理

(1) 强化职工理论培训, 对沿空留巷工艺、工作标准、流程、技术标准及安全要点及重要性进行全面系统学习, 在现场中懂标准、会操作。

(2) 建立“一兼二专”队伍。在施工单位定员没有增加的情况下实施了留巷作业。工作面运料人员兼职运送留巷所需材料;专职人员负责留巷, 以保证施工质量;专人验收, 随时检查, 发现问题及时解决。

(3) 制定奖励政策, 做到留巷生产两不误。

2.2 现场施工

(1) 预埋锚杆, 为减少打注浆锚杆的时间, 减少材料费, 拉架后及时预埋L型锚杆, 并上好托盘和螺母。

(2) 预充填, 留巷底鼓出的矸石, 清卧时, 及时充填到跨落不及时的网下, 人工充填, 减少顶板来压对留巷的压力。

(3) 风水管路不回撤, 按标准吊挂, 同时留巷里段接通电话, 实现了三条生命线有效保留。

(4) 里段压力稳定后, 放顶回撤时人工假帮采用三种支护方式进行试验性支护。一是在里段40m范围内支设边柱, 保证有足够的初撑力和支护强度;二是在40～50m范围内上帮不支护;三是50～65m上帮支设带帽单体点柱。

(5) 由于巷道顶底板移近量大, 巷内活矸清理工作量大, 为减少职工劳动强度, 在横溜子后安装一部80m长窄40型小溜子。

(6) 对∏型梁及时进行了改进。一是, 通过使用∏型梁与十字梁不小于90度角, 致使∏型梁不能有效护帮, 发现后对∏型梁“肩膀”进行了处理;二是, 开始留巷时顶板压力增大后, 上帮支护变形, 复合铁鞋外蹬、十字顶梁变形损坏严重, 通过现场详细观察, 发现2.4m∏型梁过长, 顶底板移近量大底板坚硬, ∏型梁下扎到一定程度后∏型梁和单体支柱不能同步下移, 只能破坏十字顶梁和复合铁鞋, 找到原因后及时对∏型梁进行了截短, 截成2.2m和2.15m两种规格, 通过改进有效避免了类似现象的发生。

(7) 工作面过断层, 在打锚杆上网后, 提前摆木垛处理, 便于留巷支护。

(8) 巷道随工作面推进, 其直接顶沿排柱边缘外侧基本垮落, 局部有悬顶, 切顶效果较好, 留巷上方顶板完整, 减小了巷道压

(9) 巷内单体支柱、靠近巷旁的顶锚索、锚杆加强支护发挥了作用, 巷道内直接顶完整, 没有发生冒落现象。

(10) 回采期间严格控制机头长短, 调整第一架支架位置, 使得巷旁支护成一条直线, 保证切顶线的直率。

(11) 补打注浆锚杆注浆量在5kg左右, 锚固力经拉拔实验均不小于2t, 形成了有效的巷旁支护体。

3 经济效益比较

3.1 留巷工艺简单, 对采高的适应性较好

巷旁∏型钢架设方便, 同时可通过调节∏型钢长度来适应局部巷道高度的变化。

3.2 沿空留巷技术是一项系统工程

对于用沿空留巷技术保留的巷道要经历掘进和两次强烈的采动影响, 对所需留巷的巷道, 从掘进期间的支护设计与施工到留巷期间的巷旁支护方式选择及下个工作面回采期间的加强支护均应统筹考虑, 这样才能保证沿空留巷技术的成功实施。

3.3 根据我矿情况, 留巷段三个区段的划分分别为

变形剧烈区, 范围为0～64.5m;变形缓和区, 其范围为64.5～124m;变形基本稳定区, 其平均范围在工作面后方124m以远。

3.4 新掘巷道材料投入为

1553元/米;沿空留巷材料投入为:1190元/米;每米节省材料投入:363元/米。采用沿空留巷少掘了一条巷道, 降低了掘进率, 减少材料投入28万元;回收煤柱7126t, 吨煤售价460元, 创收328万元, 由此产生的总经济效益356万元。

摘要：巷道支护在保证支护强度, 保证安全的前提下, 积极采用新技术、新工艺, 推广新经验, 推进巷道支护改革。推行沿空留巷技术, 可以取消区段隔离煤柱, 提高资源回收率, 减少万吨掘进率, 缓和采掘关系, 延长矿井寿命。

煤矿开采中沿空留巷技术的应用 篇6

在开采煤矿的过程中, 应用沿空留巷技术可以借助支护技术对固有的巷道进行保留, 进而保障运输巷的稳定和安全, 从而确保下一个采面的顺利开采与回风。所谓的沿空留巷是指应用支护技术支撑固有的顺槽位置, 进而确保采空区不会出现塌陷的情况。科学地应用沿空留巷技术能够使采掘煤矿过程当中出现的浪费情况减少, 并且实现煤矿开采效率的大大提升。

1 煤矿开采中支护技术的应用现状

1.1 支架技术不够先进

在之前非常长的一段时期之内, 为了使煤矿开采过程中回采工作面缺少煤柱采煤的情况解决, 常常借助一般的支架方式来支撑煤矿的沿空留巷。如此的支架方式实现了相应的成效, 可以从某种程度上确保煤矿采掘过程当中的安全性, 其被沿用到今天, 我国不少的煤矿企业都应用如此的支架技术。在不断发展的煤矿事业影响下, 一般的支架方式业已难以适应开采煤矿的要求, 特别是在开采一部分规模较大的煤矿的情况下, 因为受到瓦斯含量高、开采煤矿困难、地质环境复杂等要素的制约, 类别较多的一般的支架技术不但要求较大的施工量, 而且难以实现理想的施工成效。这样, 滞后的支架技术较难适应开采煤矿的实际要求。

1.2 支护技术缺少可靠性和安全性

当前时期, 我国绝大多数的煤矿企业在开采煤矿的时候应用巷帮充填体支护的矿井巷道支护技术, 如此的支护技术的特点是可以实现支护范围的扩大化, 然而, 应用的支护性材料大都是低强度, 较难有效地支撑煤矿矿井顶板, 进而难以保证开采煤矿过程中的可靠性和安全性。

1.3 开采煤矿的效率不高

受到之前滞后发展的煤矿经济与社会经济的制约, 一部分煤矿企业在处理顶板支撑这个问题的时候, 都会借助煤矸石堆垛技术, 如此的技术的特点是成本小、便于操作。然而, 其难以绝对性地隔离煤矿矿井, 一般来讲, 矿井顶板下沉的现象会发生在开采煤矿的过程中, 这会导致回采效率的降低。并且, 煤矸石堆垛技术面临着滞后性的不足, 这会使煤矿企业投入大量的人力资源。除此之外, 一部分煤矿企业已经明确煤矸石堆垛技术较难适应开采煤矿的实际要求, 一般通过预制块砌墙技术来隔离矿井空间, 可是如此的技术较难有效地统一隔离墙和矿井顶板, 进而降低开采煤矿的效率。

2 煤矿开采中沿空留巷技术的应用

鉴于当前煤矿开采中支护技术的应用现状, 需要在煤矿开采中应用沿空留巷技术, 如图1所示。

2.1 石墙的原材料以混凝土充当

混凝土的特点是硬度大、韧性强、承载性好, 这种建筑施工材料得以普遍地应用。鉴于它的优势比较独特, 能够在护墙点与构筑石墙上应用混凝土, 从而能够有效地避免矿井顶板的下沉。为了实现理想的支撑效果, 混凝土石墙需要顺着预留巷道的开采深度加以拓展。除此之外, 针对由于倾斜的石墙导致的压力, 应当在构筑混凝土石墙的过程中, 将坚硬的木柱应用在煤层与混凝土石墙接触的那一边, 以充当护墙点柱, 从而对压力进行分担。只有如此, 才可以在开采煤矿的深度愈来愈大的情况下, 确保混凝土墙不会由于太大的压力而出现坍塌的情况。

2.2 做好事先支护沿空留巷的工作

在进行开采的时候, 矿井顶板与混凝土石墙依旧难以有效地衔接, 为了保证支护的成效, 需要开展事前支护, 也就是在混凝土石墙构筑之前, 通过强度较大的螺纹锚杆和梯形钢带实施事先支护。在开采面上, 因为会受到采动的制约而使巷道的宽度迅速地变窄, 然而变窄的巷道会折断支架或者是使支架变形, 所以事先支护的应用能够使支架的抗压性增强。为此, 在开采煤矿的过程中, 煤矿企业需要应用临时性的支护辅助, 选用支护架的时候需要以高强度的单体柱或者是钢梁棚取代。并且, 在进行开采的时候, 伴随着开采迁移临时性的支护, 从而保证顺利地进行开采。

2.3 选用适宜的留空策略, 防止瓦斯爆炸的发生

煤矿开采的过程中, 非常可怕的一个灾难就是瓦斯的爆炸, 为了防止瓦斯爆炸的发生, 在进行开采的时候, 需要防护好瓦斯的火灾。煤矿企业在开采的实际中, 需要根据自身的实际现状选用最理想的开采空留方案。从整体上来讲, 空留方案需要涵盖下面一些内容: (1) 根据防护煤矿瓦斯安全的需要选用方案。通常在浇筑墙体的过程中, 一般每间隔15米的时候, 将4寸长的抽放钢管预埋在紧挨顶板的位置, 钢管的一头跟顺槽瓦斯抽放管路进行连接, 另外的一头跟采空区进行连接。可以将控制阀门安装在主管路与钢管上, 而支模区域的瓦斯能够通过外端抽放钢管加以解决, 为此, 不需要对主抽放管进行连接; (2) 在兼顾灭火要求的基础选用方案。在混凝土墙底板800毫米的位置, 每隔10米需要对加阀门注浆管进行预埋, 保障开采的时候漏气和漏风的情况不会发生。现场要求人员在每一天都检查抽放管内气体的成分和浓度, 如果抽放管的一氧化碳含量较高, 那么需要实施有效的策略加以解决。

3 结语

总之, 当今, 煤矿企业应用比较普遍的一项支护技术就是沿空留巷技术, 此技术能够提升开采的效率。为此, 需要不断地创新, 从而优化该技术, 最终推动我国煤矿业的发展。

参考文献

[1]庞成.龙滩煤矿高浓度H2S气体高压岩溶破碎区治理技术[J].矿业安全与环保, 2015 (06) .

[2]陈广强.卡西欧fx-5800计算器在巷道超欠挖检测中的探讨[J].内蒙古煤炭经济, 2016 (01) .

沿空留巷技术在煤矿开采中的应用 篇7

一、矿井概况

鹤壁煤业集团中泰矿业有限公司属于煤与瓦斯突出矿井,长期以来,一方面由于煤巷掘进速度慢,工作面准备的时间较长;另一方面,由于煤层透气性系数较低,煤层抽放效果较差,准备出的工作面的抽放时间较长。中泰矿业确定31021工作面开采采用沿空留巷技术。31021工作面开采的是古生界二叠系山西组二1 煤层,该煤层为主要可采煤层、厚度大而且稳定,稳定性为一类,本工作面煤层产状:走向为NW325°~345°,倾向NE55°~75°,倾角11°~17°,根据477-1钻孔资料与31021工作面探煤厚资料分析煤层平均厚度8m,煤层结构为5.9(0.3)2.1m。煤层结构较复杂,含夹矸2-3层。其中在煤层下部有一层0.3m左右的夹矸比较稳定,距煤层底板2.1m。本工作面煤质牌号为瘦煤,属优质动力煤,以亮煤为主,玻璃光泽,易破碎,f=0.8~1.5,煤层可采灰分平均13.12%,挥发分16.34%,水分平均0.98%。胶质层厚K=8~29.5mm,y=0~5.5mm,全硫含量为≤0.3℅, 真相对密度平均1.4T/m3,发热量为29.2MJkJ。31021回采期间瓦斯涌出量为5~9m3/min。煤尘爆炸指数为16.34%,具有爆炸性,最短自燃发火期为119天,煤尘不易自燃。地温25.2~27.7°C。

二、31021沿空留巷充填墙位置的确定

结合中泰矿业实际情况,31021沿空留巷充填位置选择在进风巷回风巷侧117#支架、118#支架的后方。其优点是:可以使膏体墙放置在采空区内,留巷宽度大,经济适用。

三、留空方案

在原3104中切眼,现在31001外切割处(两道风门外)设置混凝土输送泵,浇筑墙体的水泥、砂子等材料均在此处放置。浇筑材料经泵体搅拌后通过上顺槽铺设的输送管路送到浇筑地点。

(一)顶板方面。

在距31021上顺槽上帮预留2米打混凝土墙,墙厚1.8米,高度与采高相同。混凝土墙与采空区之间用8#金属网、铰接梁配单体柱支护。由于31021上顺槽有两种支护形式:锚网支护和梯形棚支护。对于锚网支护段而言,在打混凝土前对巷道顶板及上帮用6~8米锚索配“W”钢带加固。对于梯形棚支护段而言,要先进行替棚,如果允许锚索支护则首选锚索配“W”钢带加固,如果不适合则直接用混凝土浇筑。(由于留巷重复再用时要扩掘巷道,所以尽量将梯形棚替去。31021上顺槽沿顶板掘进,只有极少数地方受构造影响筑墙时可保留梯形棚。

(二)防治瓦斯。

浇筑墙体时,每隔15米在紧挨顶板处预埋200cm(4寸)抽放钢管,抽放钢管一端通采空区,一端连上顺槽瓦斯抽放管路。抽放钢管与主管路连接处加闸门,最外面的抽放钢管不接主抽放管,以解决支模地段的局部瓦斯(或者在支模地段挂风帘配合)。

(三)防灭火。

在混凝土墙底板800cm处,每10米预埋注浆管,注浆管加闸门,以防止漏风漏气,距浇筑地点30米以内的注浆管关闸门不注浆。

通风区负责每天检查抽放管内气体成分、浓度,巡视留巷地区巷道变化情况,发现有CO或巷道变形严重,需及时汇报。

四、结语

沿空留巷技术及应用 篇8

关键词：沿空留巷,支护设计,炮采工作面

沿空留巷技术是煤矿开采的一次重大技术变革。由于完全取消了区段煤柱, 不仅提高了煤炭资源的采出率, 降低了巷道的掘进率, 而且改善了矿井的生产条件, 尤其是对于开采高瓦斯煤层的矿井而言, 工作面采用沿空留巷技术为Y型通风方式提供了必要条件, 解决了高瓦斯煤层工作面U型通风上隅角瓦斯积聚与超限问题, 其技术优势和经济效益显著。

1 工作面概况

新安煤矿13151工作面走向长659.6 m, 倾向长140 m, 回采二叠系山西组二1煤层, 煤层煤质较软, 煤层平均倾角12°, 厚度稳定, 平均煤厚为3.0 m。基本顶为19 m厚中砂岩;直接顶为2.5 m厚的泥岩;伪顶为0～1.5 m厚的炭质泥岩。直接底为11.5 m厚砂质泥岩;基本底为4.5 m厚硅质泥岩。工作面平均标高+30.5 m, 地面平均标高+320 m, 平均埋深289.5 m。

工作面采用走向长壁后退式爆破采煤法, 全部垮落法控制顶板, 工作面回采采用放炮落煤, 人工架棚, 采高2.0 m, 循环进度1.2 m。回采工艺流程为:爆破落煤 (掐口→扩帮落煤) →撺梁护顶→装运煤→支护→放顶→移刮板机。

2 矿山压力及支护强度概算

根据采煤工作面矿压显现规律, 回采时随着采空范围的增大, 上覆岩层产生变形直至破坏冒落, 采面及其周围岩体内的应力将重新分布, 并趋于新的平衡稳定。上覆岩层将会出现“上三带”:冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。随着顶板的垮落、直接顶板的破碎及基本顶的初次断裂, 将出现基本顶初次来压。基本顶岩层达到极限跨距时, 上覆岩层将形成“X”形的破坏, 形成前支撑压力和侧向支撑压力[1]。影响沿空留巷的重要因素就是侧向支撑压力和前支撑压力, 前支撑压力随工作面的推进前移, 其峰值位置可深入煤体内2～10 m, 影响范围可达工作面前方90～100 m;侧向支撑压力不随工作面推进而移动。

(1) 前支撑压力峰值:

F前= (2～4) γH[2]。其中, γ为上覆岩层的平均容重, 取26.5 kN/m3;H为煤层赋存深度, 取289.5 m。计算得F前=15 343.5～30 687.0 kN/m2。

(2) 侧向支撑压力峰值:

F侧= (2～3) γH[2]。计算得F侧=15 343.50～230 15.25 kN/m2。

考虑到沿空巷道处在支撑压力的卸压带, 砌筑带的抗压强度相应小于上述支撑压力的峰值。新安煤矿14221工作面沿空留巷的资料显示, 采用砌块参数及砌筑带的参数, 基本上满足顶板压力的需要, 最高压力35 MPa, 远小于上述对应值。

3 方案设计

3.1 砌筑带及砌块参数的确定及加工

考虑到井下施工安全作业环境差, 决定砌块由地面预制后运输到工作面使用。依照保证砌块墙体的稳定性、便于搬运和砌筑作业的原则, 设计混凝土砌块墙及砌块的尺寸参数为500 mm×250 mm×150 mm (长×宽×高) 。

一般混凝土平均密度ρ=2 400 kg/m3。每个砌块质量约45 kg。准备砌墙高度2.35 m, 宽度1.25 m;砌块混凝土强度C30, 水泥砂浆勾缝。

为增强墙体整体强度和稳定性, 砌块间交错搭接, 砌体砌成后, 经过基本顶来压峰值压力过后, 如有局部压裂, 采用喷混凝土修护或注浆加固, 以免采空区漏风导致采空区煤体自燃或瓦斯聚集超限。

据14221工作面矿压资料, 计算得钢筋混凝土砌块极限强度需5 500 kN/m2=5.5 MPa。

考虑矿井下施工环境、常用材料、常用混凝土配合比和抗压富余系数等因素, 参照《采矿工程设计手册》, 混凝土强度等级选用C30, 水泥选用P.O42.5型号。

每立方米混凝土材料用量:水204 kg;水泥434 kg;中砂583 kg;石子1 254 kg (石子粒径5～40 mm) ;水灰比为0.5;坍落度为7～9 cm。质量比为水泥∶砂∶石子=1∶1.34∶2.89。

以上数据可在施工中根据砌块实际承压状况及时变更或考虑加配钢筋, 采用空心砌块, 以减轻质量, 加快施工进度;考虑砌块能够部分回收复用。

3.2 砌筑带断面形状选择及尺寸参数的选取

为便于抗击顶板来压对砌筑带侧压的影响, 砌筑带采用直墙砌筑。

为了保证巷旁支护的稳定性, 护巷带宽高比一般应大于0.5倍采高。根据目前13151工作面运输巷高度为2.0～2.4 m, 得出巷旁支护宽度要保证在1.0～2.2 m。

按承受载荷计算支护宽度:W=K2Q/S。其中, Q为上覆岩层载荷, Q=RH (R为上覆岩层平均体积力, 取13 kN/m2;H为距离地表的深度, 查得289.5 m) 。代入得Q=3 763.5 kN/m。S为混凝土砌块极限强度, 查得3 500～4 500 kN/m2;K2为可靠性系数, 取1.1。

计算得, W=1.03 m。

根据新安煤矿14221工作面回风巷沿空留巷试验观测, 在距地表深度259 m时采用1 m宽砌筑墙体, 基本上满足沿空留巷顶板压力的需要, 考虑到13采区采深增大至289 m, 因此初步设计砌筑带宽度为1.25 m, 并在砌块之间预埋钢筋冷拔丝金属网, 高度从巷道底板至4.5 m双工字钢梯形棚梁面下。若墙体抗压能力满足不了顶板压力的需要, 可调整墙体厚度至1.5 m, 甚至2.0 m;若墙体满足要求, 为节省材料投入消耗, 需减小砌筑带的尺寸参数, 初步设计后期砌筑带的宽度降低至1.0 m, 高度从巷道底板至工字钢梯形棚梁面下。

3.3 回采抬棚支护设计

超前工作面50 m, 在运输巷上帮打2排交错迈步抬棚加强支护, 下帮打1排抬棚, 回采过后紧贴砌筑墙体打1排大立柱抬棚, 距大立柱抬棚1.5 m下帮打2排交错迈步抬棚, 抬棚梁为3.0 m Π型钢梁, 腿为单体柱 (或采用工字钢抬棚, 工字钢直腿) “一梁三柱”, 底板松软时可采用铁柱鞋垫底。

3.4 回采期间锚索支护设计

考虑到煤岩层厚度的变化, 为保证锚索在上覆岩层中有一定长度 (即保证锚固力) , 选取锚索的有效长度为7.5 m, 外露部分为0.3 m, 锚索总长度为8.0 m。沿巷道断面布置1根锚索, 距超前双支护下帮0.3 m处, 锚索间距1.8 m, 托梁长度1.0 m, 工字钢梁, 沿15°角方向打入顶板且在回采工作面前方及时加固 (图1) 。

4 施工组织与回采工序衔接

13151炮采工作面采用“三八”制作业, 8:00、16:00班生产, 0:00班放顶移溜检修, 8:00班安排砌筑施工队伍现场进行砌筑 (图2) 。按照“三八”制劳动组织的要求, 工作面正常回采期间, 沿空留巷施工与工作面正常回采为平行作业, 工作面每推进1.2 m, 砌筑1次 (且在工作面放顶前砌筑) , 交错迈步抬棚前移1次。随着工作面的推进, 砌筑带要及时砌筑。

5 沿空留巷实施存在问题及解决办法

5.1 存在问题

13151工作面切眼向后60 m范围出现质量隐患, 工钢棚部分向采空区侧倾斜并有流水, 墙体5处出现顶部破碎现象, 分析主要有以下原因。

(1) 采空区顶板悬顶 (沿倾向不小于4 m) 是造成墙体破坏的根本原因。在回采过后直接顶不垮落, 采空区悬顶面积大, 上覆岩层压力大, 墙体承压效果不好, 造成直接顶在垮落期间, 以墙体 (或煤墙) 为支点, 形成旋转现象, 迫使墙体出现折裂和压裂的现象。

(2) 砌筑墙体压茬间距太小和水泥砂浆充填不严密是造成墙体破坏的直接原因。在返修过程中, 砌筑墙体分裂为4道墙, 仅有外部1道料石墙承压, 巷道内侧1道墙出现折裂, 中间2道墙被压酥。在顶板压力的作用下, 受端部工字钢顶梁上部压力传递影响, 墙体出现压酥现象;在回转力的作用下, 墙体出现分裂和折裂的现象。

(3) 工作面向前推进时, 煤壁侧为应力集中区, 从而使上出口侧压力增大, 造成上出口处棚梁下陷或侧移, 而当沿空留巷留到此处时未及时进行整修, 从而造成留巷棚倾斜。

5.2 解决办法

(1) 随工作面的推进, 及时观察上拐角采空区顶板垮落情况, 发现悬顶超过1 m时, 及时采取强制放顶措施 (可打眼或放震动炮) 迫使顶板下落, 防止顶板旋转对砌筑墙体造成分裂和折裂破坏。

(2) 在顶板未垮落地段, 采用混凝土砌块, 压茬稳定可靠, 水泥砂浆易于充填严密;采用料石砌筑墙体, 建议在墙体内部铺1层金属冷拔丝钢筋网, 以增加墙体整体性, 但必须采用水泥砂浆浇筑, 不留间隙。

(3) 留巷前加强支护, 要求支柱支护必须超出上出口10 m, 且支柱支护后禁止移动, 并且在留巷时对原工字钢抬棚进行整修, 防止流水棚现象发生。

6 经济效益分析

采用沿空留巷技术可提高煤炭资源采出率, 具体表现为节省了留煤柱护巷方式的煤柱。按沿空掘巷技术按留5 m宽煤柱计算, 13151运输巷沿空留巷方案可多采出煤炭资源14 841 t, 按煤价600元/t算, 可增收890.46万元;掘进巷道费用3 524元/m (2010年矿统计数据) , 沿空留巷费用平均3 275.4元/m, 沿空留巷比掘进巷道每米节约248.6元, 比掘进巷道少投入费用16.4万元。采用沿空留巷的方式, 总计经济上可增加906.86万元。

7 结论

(1) 沿空留巷技术能够较好地实现无煤柱护巷开采, 可以合理开发煤炭资源, 提高煤炭资源的采出率, 延长矿井的服务年限。

(2) 沿空留巷技术可以少掘巷道, 降低万吨掘进率, 缓解采掘接续紧张的状况, 尤其是对煤矿目前的现状, 采用沿空留巷技术可缓解15上山采区、13下山采区、14下山采区接替紧张的局面。

(3) 沿空留巷技术可以实现Y型通风, 对瓦斯治理有着重要意义, 尤其可以解决采煤工作面三角点上隅角瓦斯积聚问题。

(4) 对高瓦斯矿井, 沿空留巷技术可以在沿空巷道对采空区瓦斯抽放, 不但加强工作面瓦斯管理, 改善作业环境, 还能为瓦斯发电提供可靠的资源。

(5) 对煤层赋存不稳定的煤层而言, 沿空留巷技术不但可以减少半煤岩巷道的掘进量, 加快接续, 而且可以提高煤质。

参考文献

[1]任德惠.井工开采矿山压力与控制[M].重庆:重庆大学出版社, 1990.

沿空留巷技术及应用 篇9

关键词：深部 过断层 沿空留巷 研究与实践

0 引言

新汶矿业集团鄂庄煤矿于1982年7月正式投产，年产90万吨；现有-300、-530两个水平，深部开采地质构造复杂，地压大，影响工作面单产水平的提高，成为制约矿井发展的瓶颈。为减小地质构造对工作面的开采影响，弱化深部地质构造附近应力集中区影响，在-530水平6403综采工作面过地质构造期间进行了后维护沿空留巷课题的研究。

1 工作面概况

1.1 工作面状况 6403工作面走向长度1465m，倾斜长度132m，工作面倾角5°，煤厚1.8m，工业储量47.7wt，地质储量45.3wt。

1.2 影响工作面开采地质构造 褶曲：6403工作面位于莱城向斜构造轴部及南北两翼，自西向东由345°转为60°，剖面为宽缓的波浪状，总体中部高两端低。该区莱城向斜构造形成过程中局部伴生次级褶曲，西部煤岩层走向53°左右，倾向143°左右，东部形成构造盆地。煤岩层倾角西部切眼位置15°，中部较大范围产状平缓，东部倾角5°，总体平均倾角8°。

断层：根据6403工作面轨道巷、运输巷、切眼掘进已揭露的地质构造情况来看，本区地质构造条件较简单，受莱城向斜挤压拉伸作用影响，北西向的小断层和缓倾斜层滑构造零星发育，造成局部煤岩层破碎、煤层变薄，主要影响工作面生产的为f3、f7号断层。

2 工作面采煤工艺

采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板，采用MG180/435-W型双滚筒无链液压牵引采煤机落煤、装煤，SGD630/264W型刮板输送机运煤，采用ZY3200/09/21型支架支护顶板。

3 后维护沿空留巷工艺

工作面溜尾推采揭露f4、f5断层后，根据工作面揭露断层倾斜宽度，将工作面刮板输送机机尾上缩，上缩段长度控制在4.5m～6.0m，将上缩段控顶区域内综采撤除支架3～4个；然后对上缩段进行后维护沿空留巷的方式进行推采，沿空留巷巷道宽度2.6m，高度1.8m，采用DZ系列单体液压支柱配HDJA-1000型金属铰接顶梁支护顶板。

3.1 上缩段控顶区域内综采支架回撤顶板加固方式 上缩段支架移至距回撤范围内停采线4.2m时，工作面每推进1m，沿倾向在顶板施工一排锚杆+W钢带+网支护。当液压支架顶梁前端压住第二排钢带时，支架停止移动。工作面推进4.2m（生产七循环），施工五排锚杆+W钢带+网支护，锚杆间、排距0.8m×1.0m。期间贴第三排钢带老空侧及第四、五排钢带中间按倾向间距2.0m补打两排锚索加强支护。顶板支护完第五排锚杆后，工作面煤壁侧按间距不大于2.0m带帽支设一排贴帮支柱。锚杆采用金属全螺纹（20MnSi）钢等强锚杆，直径为20mm，长度为2000mm，每根锚杆均用2块树脂锚固剂固定，锚固长度不小于700mm，直径28mm，长330mm；托盘为120×120×

10mm方形球墨铸铁托盘；W钢带型号：BHW-240-3.00，长2.4m；W钢带片：400×280mm。塑料双抗网规格：长×宽=6000×1200mm。

3.2 上缩段后维护沿空留巷支护及施工工艺 后维护推采过程中，刮板输送机机尾处始终保持移溜后两个超前机窝，机窝宽度不小于2.4m，高度不低于1.8m。机窝支护：沿走向段距上帮2.4m范围内支设三排单体支柱配HDJA-1000型金属铰接顶梁，联合锚网（塑料双抗网）带进行支护顶板，三排柱梁支护规格为：下帮一排距第二排1.2m，中间和下帮一排排距1.0m，作为人行道。顶板及巷帮铺设塑料双抗网，在每条顶梁上方按倾向放两根锚杆，将塑料双抗网挑在顶板上。

后维护段若顶板破碎或压力集中时，顶板采用锚杆+金属菱形网+W钢网带片加强支护，锚杆间排距：1.0m×1.0m；沿空留巷下帮补打护帮锚杆加强支护，锚杆间排距为：0.8×1.0m。沿空留巷自工作面最下端一个支架后方开始，采用尼龙袋装矸石垒砌，垒砌矸石带宽度1.0m，形成采空区侧护巷巷帮，并作为沿空留巷巷道的上帮边界。矸石袋采用“积木”式进行垒砌，上边矸石袋压放在下边矸石袋两袋之间。交叉垒砌，保证其稳定性和牢固性。并保证与上一循环的矸石袋严密接实，不得出现大的相通的死角空隙。

4 后维护沿空留巷支护效果及瓦斯防控效果检验

6403综采工作面过断层期间共计沿空留巷183m，其中过f4断层沿空留巷81m，过f5断层沿空留巷102m，沿空留巷段采取了锚杆、单体液压支柱等主动支护形式，满足了老顶剧烈运动期间的围岩控制要求；同时矸石带充填护巷巷壁强度较高，有效的支撑了来自采空区冒落矸石的侧向冲击力和采空区岩层缓慢沉降期间的应力，弱化了地质构造附近开采地应力的影响，减轻了巷内支护所承受的载荷，巷道整体状况良好。根据矿压观测资料证实，沿空留巷顶底板、两帮最大移近量分别为174mm、226mm，未出现顶板离层、破碎、漏顶等现象。同时，矸石带“积木”式叠加垒砌，有效的防止了采空区瓦斯及有害气体逸出和煤层自燃。

5 结束语

深部高应力集中区综合机械化采煤工作面过断层沿空留巷技术研究与应用成功，为我矿下一步相同地质条件下开采积累了成功经验，为矿井的后续发展奠定了基础。

参考文献：

[1]李宪伟.沿空留巷支护技术研究与实践[J].中国煤炭工业，2011（04）.

[2]谭江江.关于深部沿空巷道留设与复用的技术条件[J].价值工程，2012（01）.

沿空留巷技术及应用 篇10

综采沿空留巷技术能够在高效、快速开采的同时, 使巷道掘进量大大减少, 极大地降低劳动强度, 开采工艺相对简单, 改善工人作业空间环境, 提高了作业效率, 相比于综放开采, 能够减少煤炭损失, 大幅度地提高了资源回收率[5]。然而, 在综采高效、快速、大断面的条件下, 沿空留巷巷旁支护施工和综采快速推进相互影响的矛盾逐渐突显, 针对上述问题论文研究了综采沿空留巷顶板支护及围岩控制技术, 经工程实践后, 留巷成功, 满足了开采的需要。

1 工作面概况

某煤矿一采区10302综采工作面采用倾斜长壁采煤方法, 10302工作面位于+980m水平, 工作面标高+1051~1149 m, 地面标高+1251~+1389m。工作面推进长度约485 m, 工作面长156 m, 斜面积约为75 348 m2。煤层厚度1.6~2.2 m, 平均1.9 m, 普氏硬度为2~4。煤层倾角7°~13°, 平均为10°;煤层为不易自燃煤层, 煤尘具有爆炸危险性。

2 掘进期间巷道支护

在保留巷道中提前预掘留巷墙体位置, 将沿空留巷的墙体宽度1.3m提前掘出, 使沿空留巷墙体处在巷道内部, 便于砌墙施工。沿空留巷保留巷道宽度3.2m, 留巷前巷道宽度4.5m, 采前预控顶板。严格按照《掘进作业规程》设计的支护参数进行施工和支护, 确保工程质量, 为留巷打下良好基础。墙体上方顶板在掘巷时支护, 留巷时不需再进行支护, 工艺十分简单, 对采煤干扰降到最低;留巷时墙体施工在支护良好的顺槽下进行, 安全可靠。巷道断面及支护参数如图1所示。

3 回采期间顶板支护

为保证端头支架后砌墙施工工作空间的安全, 在砌墙施工地点前、端头架后的空间, 使用π型钢配合单体液压支柱进行支护, 一梁两柱, 棚距1.0m, 在端头架拉移后, 立即在端头架后进行支护。为保护砌筑施工现场, 在采空区侧采用自移式液压支架进行临时支护, 自移支架长度4.943m, 宽度800mm。如图2所示。自移护墙液压掩体支架能够自如地进行升降、拉移等自动化操作, 掩体支架的操作控制阀组设置在掩体支架的外侧。

4 留巷期间围岩控制

因为巷道掘进时已对顶帮进行了加强支护, 在留巷顶板中部位置打了两排锚索, 因此, 原则上留巷中不需要另外打锚索, 当有断层、顶板破碎的时候依据具体情况加打锚索来加强支护。锚索规格为15.55000 (mm) 或186000 (mm) , 加强密度要视根据具体情况来确定。

根据顶板的岩层的特性和顶板情况进行适当布置, 当顶板为砂岩, 且顶板较为良好时, 巷旁支护墙体上方最里侧加打一排锚杆, 锚杆垂直顶板布置。当遇到断层破碎带、地质构造变化带、煤层松软区、压力异常区、动压影响区、顶板泥岩且有淋水等复杂地质条件时的特殊地方, 需要增加锚杆布置密度。

5 结论

(1) 在保留巷道中提前预掘留巷墙体位置, 解决了沿空留巷巷旁支护施工和综采快速推进相互影响的矛盾, 取得了良好效果。

(2) 通过掘巷期间、回采期间对端头顶板的支护和留巷期间对顶板和巷旁的加强支护, 确保沿空留巷能在综采条件下平稳过渡, 满足开采需要。实践证明综采沿空留巷顶板支护及围岩控制技术科学可行, 沿空留巷圆满成功。

摘要：根据某矿10302工作面采用综采开采的条件, 为了适应开采过程中推进速度快、采空区端部顶板悬顶时间长、预留支护时间短的特点, 研究了在保留巷道中提前预掘留巷墙体位置、提前控制留巷顶板、确保留巷围岩稳定的沿空留巷顶板支护及围岩控制技术。解决了沿空留巷巷旁支护施工和综采快速推进相互影响的矛盾, 取得了良好效果。

关键词：综采,沿空留巷,顶板支护,围岩控制

参考文献

[1]康红普, 牛多龙, 张镇.深部沿空留巷围岩变形特征与支护技术[J].岩石力学与工程学报, 2010, 29 (10) :1977-1987.

[2]张农, 韩昌良, 阚甲广.沿空留巷围岩控制理论与实践[J].煤炭学报, 2014, 39 (08) ;1635-1641.

[3]宋振骐, 崔增娣, 夏洪春.无煤柱矸石充填绿色安全高效开采模式及其工程理论基础研究[J].煤炭学报, 2010 (05) :705-710.

[4]华心祝.我国沿空留巷支护技术发展现状与改进意见[J].煤炭科学技术, 2006, 12 (12) :78-81.