薄煤層綜放開采沿空留巷技術(shù)

薄煤層綜放開采沿空留巷技術(shù)

1覆蓋煤的厚度鶴煤集團可開采下煤層6和8萬噸煤炭，包括薄煤層和中厚煤層。六煤平均厚度0.87m,沒有直接頂,平均厚度8m的石灰?guī)r直接覆蓋其上。八煤平均厚度2.2m,含0.04～0.2m厚的薄夾矸4～7層,頂板為極易破碎的泥巖。由于這兩層煤為薄煤層及中厚煤層,易采用沿空留(送)巷的方法進行開采。因此,在設(shè)計及施工中,一礦曾分別在六煤、八煤中采用了不同的沿空留(送)巷方法。2留巷旁支護技術(shù)我國早在60年代就已開始試驗沿空留巷技術(shù),目前,沿空留巷技術(shù)在薄煤層開采中已有較成功的經(jīng)驗,在巷旁支護上,主要采用木垛支護、密集柱支護、料石垛支護及矸石帶支護等。一礦曾分別采用了木垛護巷和料石垛護巷2種巷旁支護方法。2.1工作面下沉效果由于木垛具有一定的可壓縮性,當(dāng)頂板壓力過大時,可通過收縮卸壓來保證木垛不被壓垮。經(jīng)觀測,工作面回采過后,頂板下沉約350～450mm,斷面收縮率約為18%,稍加修復(fù),即可投入使用。木垛規(guī)格為:1200mm×1200mm,相鄰兩垛中心距為2m,采用直徑160～200mm的圓木加工成方木。2.2粗料石的鋪設(shè)由于采用木垛護巷要消耗大量坑木,為節(jié)省坑木,一礦曾在部分巷道采用料石垛護巷。料石垛規(guī)格為1200mm×1200mm,間距2m,采用300mm×300mm粗料石。在碼放過程中,每層料石都均勻鋪設(shè)一層薄木板以增強石垛的穩(wěn)定性。從使用效果看,個別料石垛有被壓壞的現(xiàn)象,但對巷道簡單修復(fù)后,不影響二次使用。一礦在六煤(16個工作面)的開采過程中,均采用了以上2種巷旁支護方法,從而減少了掘進工作量,縮短了工作面的服務(wù)時間,緩解了采掘接替緊張的矛盾,提高了煤炭資源回收率,延長了礦井的服務(wù)年限。3沿空鋪設(shè)法適用于8個煤炭開采3.1采動影響效果八煤平均厚度2.2m,為減少工作面間煤柱損失,提高采區(qū)回采率,針對八煤地質(zhì)條件,為探索出一條適當(dāng)?shù)难乜樟粝锏穆纷?1987年11月,在八煤二采區(qū)開采的第一個工作面(1809工作面),將運輸巷留巷,用作下一個工作面(1810工作面)的回風(fēng)巷。巷道規(guī)格為2.4m×2.2m(梁×柱),鐵棚支護,棚距0.5m。采用巷內(nèi)打雙排金屬帶帽點柱(摩擦支柱),留巷長度460m。從使用效果來看,并不理想。由于支護材料為剛性材料,雖然在底板不太硬的情況下,可通過剛性支架柱腿壓入底板少量卸壓,但由于支架本身沒有可縮性,當(dāng)柱腿插底達到極限后,支架本身將會受壓以至破壞。另外,留巷時間過長(從開始留巷到二次復(fù)用長達14個月),也是造成支架受破壞的一個原因。根據(jù)礦壓觀測結(jié)果,采動影響劇烈范圍為工作面后方30m以內(nèi),采動影響范圍為工作面后方80m以內(nèi),雖然在采動影響范圍內(nèi)進行了加固和維修,但由于留巷受采動影響后長期處于地應(yīng)力的影響下,且壓力超過了支架的荷載強度。結(jié)果造成巷道斷面收縮過大,支架嚴重變形,部分地段全部冒死,致使修復(fù)量太大,修復(fù)時間比掘進時間還長。因此,在以后的工作面設(shè)計和施工中,除1807運輸巷外,均采用沿空送巷的方法。3.2巷道圍巖充填工藝1990年4月,經(jīng)中國統(tǒng)配煤礦總公司生產(chǎn)局批準,中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部與鶴壁礦務(wù)局合作,在鶴壁一礦1807運輸巷進行了采用高水速凝充填材料作巷旁支護沿空留巷的工業(yè)性試驗。巷旁支護使用了由中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部研究,天津特種水泥廠生產(chǎn)的高水速凝泵送充填材料,充填寬度1m,巷內(nèi)支護則使用中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部研制的插底式工字鋼梯形支架及剛性工字鋼梯形支架2種類型支架。1807工作面于1990年12月20日正式開始回采,充填系統(tǒng)于12月24日也正式投入生產(chǎn),至1991年8月31日1807工作面回采結(jié)束,充填工作于9月4日結(jié)束,共充填固化材料222袋,留巷總長400m。1808工作面在1807工作面停采后第4天,即1991年9月4日開始回采。也就是說,采用高水速凝充填材料巷旁支護所留下的巷道作1808工作面的回風(fēng)巷正式投入二次復(fù)用,經(jīng)過二次回采的考驗表明,采用高水速凝充填材料作巷旁支護所進行的沿空留巷,無論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟上都取得了顯著的效果。(1)采用高水固化材料巷旁充填留巷使用的設(shè)備少,工藝簡單,便于推廣應(yīng)用。(2)采用固化材料充填留巷,等于建了一道承壓墻,大大減少了頂板對所留巷道的壓力,使所留巷道變形量大大減少,巷道斷面實際收縮率為14.3%,支架柱腿、頂梁的破壞僅為0.9%和8.6%,經(jīng)過簡單維修就可以重新使用。(3)采用固化材料充填留巷,也和其他留巷一樣,降低了巷道掘進率,緩解了工作面接替緊張狀況,提高了資源回收率,延長了礦井壽命。(4)采用固化材料充填留巷能阻止采空區(qū)有害氣體擴散,給安全生產(chǎn)創(chuàng)造了比較有利的條件。(5)留巷和掘進費用比較,每掘1m巷道需用405元(1991年單價),留巷巷道每米需用452元,若大面積推廣后,留巷成本還會進一步降低。雖然留1m巷道比掘進1m巷道費用稍高,但留巷所帶來的社會效益卻不可低估。4沿空留巷技術(shù)的適用范圍(1)在薄煤層中應(yīng)用沿空留巷,技術(shù)上比較成熟,從一礦用木垛和料石垛2種巷旁支護方法來看,使