砌筑矸石帶沿空留巷技術在大采深回采巷道中的應用

1、<p>　　砌筑矸石帶沿空留巷技術在大采深回采巷道中的應用</p><p>　　摘要: 為了克服大采深薄煤層萬噸掘進率高、生產(chǎn)成本高和采掘接續(xù)緊張等問題，采用砌筑矸石帶沿空留巷技術，可以減少區(qū)段煤柱損失，降低掘巷成本，節(jié)省運輸費用，提高礦井經(jīng)濟效益。論文介紹了在31304工作面運輸巷進行的砌筑矸石帶沿空留巷試驗的技術方法、矸石帶結構和試驗效果。 </p><p>　　關鍵詞：砌矸

2、石帶法；回采巷道；沿空留巷；無煤柱開采 </p><p>　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1 問題的提出 </b></p><p>　　新泰市蓮花山礦業(yè)有限公司井田范圍內(nèi)地面標高+180～+202m，礦井保有儲量主要分布于6、11、13、15煤層等薄及中厚煤層。礦井東北部邊界為落差大于2000

3、m的蓮花山大斷層，所以井田范圍內(nèi)構造復雜，斷層多，回采巷道出矸量較高。 </p><p>　　由于礦井采深大且構造復雜，巷道掘進工程量大，往往出現(xiàn)采掘失調(diào)，開采效益受到很大影響。為此，為減少巷道掘進工程量和矸石運輸量，在理論分析的基礎上，在31304工作面運輸巷進行了大采深砌筑矸石帶沿空留巷現(xiàn)場試驗。 </p><p>　　2 試驗巷道的基本情況 </p><p>

4、　　31304工作面位于-510m水平，開采13煤層。該面西鄰31302工作面采空區(qū)，南鄰F18-1斷層，東部為31306工作面（圖1）。采煤工作面采用走向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。 </p><p>　　圖1 31304工作面運輸巷沿空留巷位置 </p><p>　　區(qū)內(nèi)13煤層賦存穩(wěn)定，平均煤厚1.15m，傾角10°，煤層硬度較大且含有250～500mm的炭質(zhì)泥巖

5、夾矸。13煤層直接頂為6m厚的堅硬四灰，有少量的裂隙發(fā)育；該巖層層理發(fā)育，冒落矸石較規(guī)整。老頂為5m厚的灰黑色粉砂巖。直接底為1.5m厚的灰白色泥巖，遇水易膨脹；老底為較堅硬的粉砂巖。 </p><p>　　31304工作面開采過程中，在31304運輸巷一側砌筑矸石帶沿空留巷作為 31306工作面的進風巷。 </p><p>　　3 砌筑矸石帶沿空留巷方案 </p><

6、p>　　3.1 砌筑矸石帶沿空留巷的主要技術要求 </p><p>　　砌筑矸石墻沿空留巷的關鍵技術要求是：（1）提高矸石墻體強度，實現(xiàn)墻外切頂，在保證頂板完整的同時，使得支承壓力向深部轉移，以維護巷道的穩(wěn)定；（2）保持矸石墻密封性能好，減少漏風量，并應具有一定的讓壓性能；（3）施工工藝簡單可靠。 </p><p>　　采空區(qū)側采用砌筑矸石帶法沿空留巷方式，應能夠基本形成一道隔離采空

7、區(qū)的密閉墻體，并及時提供較高的支撐力，保證及時貼頂支護。 </p><p>　　3.2 砌筑矸石帶沿空留巷的支護方案及矸石帶結構 </p><p>　　沿空留巷巷旁與巷內(nèi)支護的關鍵是考慮“支護——圍巖”相互作用關系[1]。隨著工作面采深的加大，采用沿空留巷技術困難加大，再加上巷道要經(jīng)受先期開采工作面的后支承壓力、后開采工作面超前支承壓力的兩次采動影響，如果回采巷道支護方案不合理，易導致巷道

8、圍巖松軟破碎，甚至墻體垮塌，整體變形量急劇增加。當巷內(nèi)采用被動支護（如金屬架棚支護），即使加大型鋼型號、減小棚距，仍難以維護回采巷道的穩(wěn)定。所以擬留巷巷道應采用預應力錨桿支護，并要求支護系統(tǒng)的預應力要大[2]。 </p><p>　　巷旁支護上方頂煤或頂板完整性的控制是實現(xiàn)沿空留巷成功的關鍵[3]。如果在巷旁支護前頂板或頂煤已嚴重塌漏，則支護系統(tǒng)不能將支護阻力傳遞給頂板巖層，導致老頂回轉下沉量加大，因而造成巷道頂

9、板和巷道煤幫嚴重破壞，則沿空留巷難以成功。 </p><p>　　31304工作面運輸巷采用預應力錨桿支護，巷道斷面（高×寬）2300×2500mm，選擇Q335 Φ20×1800mm預應力錨桿，頂板布置4根，兩幫各布置3根，排距800mm。設計錨桿預應力不低于3t。 </p><p>　　留巷巷道斷面與原掘進斷面一致，矸石帶凈寬1900mm。其矸石帶結構為：

10、外側采用工作面垮落的較規(guī)整矸石砌筑（寬度400mm左右）、里側采用塑料編織袋裝不規(guī)整矸石壘砌（寬度500mm左右），中間（1000mm左右）采用巷道起底碎矸石填充。由以往的實踐經(jīng)驗知，沿空留巷的頂板下沉速度在工作面后方10～20m處最為強烈，工作面后方0～8m為壓力降低區(qū)，工作面后方60～70m以后，頂板下沉趨向穩(wěn)定。所以砌矸石帶滯后工作面5m，一次砌筑矸石帶長度1.0m。其矸石帶結構如圖2。 </p><p>

11、　　圖231304工作面運輸巷沿空留巷矸石帶結構斷面圖 </p><p>　　4 砌筑矸石帶的安全技術措施 </p><p>　　（1）13煤層為Ⅱ類自燃發(fā)火煤層，沿空留巷采空區(qū)側不得留有遺煤，以防止遺煤在采空區(qū)氧化，導致自燃；另外，輔以向采空區(qū)側噴灑阻化劑溶液（水80%、水玻璃5%、阻化劑15%），阻止遺煤自燃。 </p><p>　?。?）由于13煤層的頂板較為

12、堅硬，采煤工作面回采過程中若采空區(qū)出現(xiàn)懸頂，必須強制放頂，以減小應力集中。 </p><p>　?。?）31304工作面回采過程中，要增加留巷巷道超前支護強度。當出現(xiàn)巷道圍巖破碎嚴重時，可采用架棚等方法處理。 </p><p>　　5 砌筑矸石帶沿空留巷的效果分析 </p><p>　　經(jīng)現(xiàn)場觀測， 31304工作面回風巷（留巷巷道）在31304工作面開采過程中，超

13、前支護段頂板最大下沉量48mm，兩幫最大移近量93mm，巷道斷面收縮率小，滿足巷道的行人、運輸、通風等要求，這說明沿空留巷砌筑的矸石帶具有良好的力學性能，有效地維護了巷道的穩(wěn)定。 </p><p>　　另外，由于推廣砌筑矸石帶沿空留巷技術，減少了區(qū)段煤柱損失，降低了掘巷成本，緩解了采掘接續(xù)緊張的局面，大大減少了掘巷的矸石運輸量，明顯提高了煤炭開采的經(jīng)濟效益。 </p><p><b&

14、gt;　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 陳鋒.沿空留巷錨桿支護及其工程實踐[D].淮南:安徽理工大學,2008. </p><p>　　[2] 張東升,茅獻彪,馬文頂.綜放沿空留巷圍巖變形特征的試驗研究[J].巖石力學與工程學報,2002,21(3):32-36. </p><p>　　[3] 張少華,趙英利.綜放沿空留巷圍巖活動規(guī)律