沿空留巷

沿空留巷1概述20世纪50年，巷旁支护采用矸石垛、木密集支柱等，仅限于在薄煤层中应用。70年代，巷旁支护开始采用混凝土砌块和密集金属支柱，应用于中厚煤层。80年代初，从英国、德国引进了充填材料和充填设备，并进行了工业性试验。90年代初，充填材料和充填设备已实现了国产化。中国矿业大学研制成功了高水速凝材料，实现机械化构筑护巷充填带的技术，代表了目前沿空留巷技术的世界水平。2矸石垛、木密集支柱等巷旁支护山东里能里彦矿业有限公司17煤的平均厚度0.89m，顶板为Ⅲ类2级顶板,工作面回采时,顶板随采随垮,。沿空留巷煤垛如图所示。3混凝土砌块和密集金属支柱巷旁支护3.1单体液压支柱工作面码砌石墙七台河矿业集团富强煤矿451工作面走向长640m,倾斜长156m,煤层平均倾角20°,煤层顶板为0.2～0.6m厚的伪顶,伪顶多数破碎并随着采动而垮落,直接顶和老顶为19m左右厚的灰白色粉细砂岩,巷道围岩属中等稳定岩层,工作面采用DZ2·5～3·2型外注式单体液压支柱木冒支护,一次采全高,五排六柱控顶,排距0.6m,柱距0.75m,支护强度240kN/m2,工作面平均采高为2.8～3.0m,最大3.2m。用煤矸石或顶板岩石,煤粉和水泥做浆码砌石墙。一次码砌石墙长度1.5～2.0m,石墙高度2.5～2.8m。留巷断面图参见图。①在工作面下头控顶区内石墙上方3～5m处打0.8～1.2m深的挑顶岩石眼,崩落足量岩石,备作码砌石墙用;②需要码砌的石墙段上、下两侧用支柱支护好,然后进行该段浮石处理;清理墙基础至见硬底板为止。③水泥、煤粉、水按1∶3∶0.6(体积比)配料均匀搅拌后备用;④将挑顶落下的石块按照石墙尺寸要求,及留巷道尺寸要求一层石块一层泥浆进行码砌,直至码砌与顶板严实合缝为止。⑤养护,养护2～3个圆班后,方可将下巷支柱全部撤掉。3.2综采工作面水泥、煤矸充填带综采工作面水泥煤矸充填带方法,水泥、煤、矸石、速凝剂加水搅拌而成混合物呈条带充填。泥:煤:矸石=1:3:5,并加入水泥重量的3%~4%速凝剂。如图2所示支护主要采用煤矸混凝土,辅助木质靠帮柱加背板(可用木质或金属背板复用),并采取双侧布置,根据采高较大,下沉量大加设一排U型钢可缩支柱,来缓冲顶板增压区。3.3花山矿沿空留巷6042工作面下部顶板矸石冒落充填，水泥一粉煤灰浆液、矸石灌浆巷旁充填留巷。3.4锚杆、锚索切顶水泥、煤粉充填带徐州垞城煤矿22105工作面设计留巷墙体的切顶阻力为5850kN/m。墙体充填物采用水泥、煤粉、水的混合物，充填体宽0.9m，墙体强度应达到6.5MPa。水泥、煤粉、水的比例为1:2:0.6。为保证墙体有足够的凝固时间，在墙体内侧和外侧分别用11号工字钢和φ80mm的圆木作为对顶板的支撑点柱和浇注墙体的模板支柱，间距1m。工字钢外侧和圆木内侧分别用长X宽X厚为2000mmX200mmxI5mm的木板作为模板。采动影响会在所留的巷道上方形成应力三角，这个三角是由于采空区直接顶没有完全垮落形成新的支撑点造成的。采用锚杆、锚索切顶的技术，在采面前方锚杆、锚索联合支护。再在采面的后方准备留巷的外侧补打锚索、锚杆。锚索按2m间距、锚杆按350mm间距在墙外侧施工，锚杆、锚索要打在一条线上，使采空区侧的上覆岩层人为地沿巷道走向形成一条切顶线，使采空区侧的直接顶完全垮落，减少上覆岩层对留巷处的压力。4机械化构筑护巷充填带4.1双鸭山矿业集团东荣二矿双鸭山矿业集团东荣二矿18#煤层右五面走向长763～792m,倾向长174m。煤层厚为2.0～2.6m,层理不发育,煤层无伪顶,直接顶为深灰色粉砂岩,厚4～5m,胶结好,老顶为灰白色坚硬的细砂岩。在回采过程中,工作面下端头留巷主要由充填模板支架、混凝土充填泵组成,留巷支架型号及主要技术参数如表1所示。留巷支架模板间距离为2m,沿工作面走向方向,通过充填形成2m混凝土墙体。充填材料以混凝土与沙子为主,搅拌制成浆液后由充填泵沿输送管道输送至留巷特殊支架进行充填,为了加快混凝土凝固速度,可以加入适量不影响强度的速凝剂。4.2陶一矿高水材料沿空留巷4.2.1留巷工作面巷内支护设计12701运巷增强了巷道的支护强度，下帮支护由原来的点锚杆变为巷帮加上拐角梁，使帮梁和巷道顶梁形成一个整体，同时调整下帮顶角锚杆角度。充填前锚梁网索加固形成的悬吊梁结构，为留巷成功提供了前提条件。支护断面为4.5x2.7m。铺梁网顶锚杆长2400mm，直径为22mm，高强左旋螺纹钢;帮锚杆直径20mm，长2200mm，圆钢锚杆;锚梁直径16mm圆钢;锚索直径为15.24mm，长7000mm。支护断面如图所示。4.2.2充填工艺及充填体基本参数1)充填工艺选择机械化构筑巷旁充填带工艺有三类:①硬石膏风力充填技术，②力泵送高水材料充填技术，③混凝土浇筑充填技术。巷旁充填在区段运输平巷中进行。其中铺设有胶带输送机等大型设备，巷道空间有限，轨道下山与运输下山间的联络巷空间可满足充填泵站布置要求。将泵站置于其中可实现工作面生产与充填工序互不影响的目的。因此，12701运巷充填选用长距离水力泵送充填工艺。2)充填材料选取高水速凝充填材料是理想的巷旁充填材料。新型高水速凝充填材料性能可根据具体条件进行配制与调整。针对12701工作面采高大，充填体接顶相对困难的特点，选用袋装充填，以使充填体接顶密实。根据数值计算分析，水灰比确定为2.0:1～2.25:1。3)主要充填设备(1)充填泵综合考虑高水速凝充填材料性能，浆体输送量，输送压力以及输送环境等因素，选择充填泵。根据陶一矿井下实际情况，选择型号为ZBSB-148～23/6-185充填泵，性能指标如表所示。(2)混合器混合器是用在充填点附近混合甲、乙两种浆液的。混合器的设计应结构简单，使甲、乙两种浆液能均匀混合。4)充填体形状及尺寸确定由前述的巷旁支护阻力计算和数值模拟计算结果，确定的充填体几何形状与尺寸以梯形为最佳。其尺寸为上宽2700mm，下宽为3200mm。在实际应用中，若煤层条件发生变化，适宜矩形断面时，可调整成矩形断面。4.2.3巷旁充填体系1）充填硐室选择及充填设备布置充填碉室不影响工作面正常生产，运料方便，有充足的水源，碉室通风条件良好等。由此结合陶一矿现场实际条件，将充填碉室布置在距充填点约1000m。（1)充填袋甲、乙两种浆液混合后是在充填袋内固化成型的。对充填袋材质要符合煤矿安全规程相关要求。根据12701工作面生产技术条件，工作面实行“三八”制作业，两生产班可推进3～4m。因此将其设计成沿走向方向长为1.5m与2.0m,沿倾向宽3.0m,高2.5m(随采高调整)的两种规格，以便据现场实际情况进行组配。（2)充填框架为使充填袋内浆体按设计要求凝固成形，用充填框架完成此任务。充填框架其规格与要求如图所示。2）充填体锚栓加固3）充填体位置4.3顾桥矿深井开采沿空留巷顾桥矿1115(1)作面标高-622～-773.0m，地面标高+23.1～+24.03m。周围及上下煤层均未开采。走向长2701.1～2718.7m，平均2709.9m，倾斜长229.4m，面积621651.06m211-2煤层厚度2.5～3.61m，平均厚度2.94m，倾角3～10°，平均5°。5锚索巷旁加强支护沿空留巷综采工作面煤层结构简单，厚度平均在3.0m，倾角平均为70。直接顶为灰色砂质泥岩，厚1～2m，老顶为灰白色细砂岩，厚5～8m。工作面平均采高为3.2m。下顺槽沿空留巷，巷宽为3.6m，巷高为2.4m，留卷宽度为2.8m。巷内支护采用锚杆支护。巷旁支护采用密集支柱与锚索加强相结合的方式，密集支柱的排柱密度为0.45m，木支柱小头直径不小于0.2m，锚索设计长度为6.0m，孔径为28mm，排距为2.7m，锚索的锚固力设计为300kN。6综放面沿空留巷6.1综放面小煤柱沿空留巷兴隆庄煤矿由3302综放面运输顺槽间隔4～5m煤柱，掘进3303综放面的回风巷，形成双巷布置，3302面回采时实现留巷。留巷巷道位置如图。3302下顺槽与3303上顺槽间煤柱宽度4.5m3303上顺槽顶用6条φ20mm的螺纹钢树脂锚杆，锚杆杆体长2450mm。帮锚杆4条φ20mm的螺纹钢树脂锚杆，锚杆杆体长1800mm，。7.5m锚索，每排2根，排距1.4m。顶部锚杆锚固力不小于80KN，帮部锚杆锚固力不小于60KN。顶部锚杆预紧力不小于150N·m，帮部锚杆须紧力不小于100N·m。3303上顺槽净断面均为净宽X净高=4.0m×3.0m，6.2综放面巷内充填沿空留巷潞安常村煤矿结合52一6综放工作面回采情况和现场条件，综放沿空大断面留巷支护试验分①旧有巷道锚网加固；②扩帮锚网支护；③巷内充填3步进行。6.3综放小断面沿空留巷潞安王庄矿6108综放工作面回风巷顶板为锚网联合支护，帮为锚杆支护。工作面采过后采空区的帮仍保持较好的墙面，顶板在顶锚杆和金属网的支护下成整体性垮落，一端仍靠在回风巷的煤墙上，与采空区形成三角形的空间顶板完整。在回风隅角处预置与煤墙成45“的斜撑。当巷道顶板垮落后，巷道顶板在斜支撑的作用下形成一定量的回风断面，解决综放工作面上隅角瓦斯超限问题。综放小断面沿空留巷的支护设计①斜梁是整个综放沿空小断面留巷支护的关键。②横梁和巷道帮角之间加设一条支腿。③斜梁中部铺设半圆横椽。④斜梁上部加铺一层塑料编织网。⑤在原巷道顶板上预拉两根钢丝绳。⑥支护设计中不使用金属与金属的连接。