沿空留巷在富强煤矿的应用.pdf

第 2 3 卷第 7 期 2 0 0 4年 7月 煤炭技 术 C o a l Te c h n o l o Vo 1 ． 2 3． No． 7 J u l ， 2 0 0 4 沿 空留巷在 富强煤矿 的应 用 冯 i彦 七 台河 精煤 集 团公 司 富强 煤矿 ，黑 龙江 七 台河 1 5 4 6 0 0 摘 要 介绍 了七台河精煤集团公司富强煤矿 6 8 煤层采用水泥煤矸充填带法进行沿空留巷的经验。 关键词 煤层 ；沿空留巷 ；水泥煤矸 ；充填带法 中图分类号 T D 8 2 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 4 0 70 0 6 3一o 2 0 前 言 沿 空 留巷 已 普遍 得 到 推广 和应 用 。这项 技 术 的发 展 有 利于合 理 开发 煤 炭资 源 ， 改 善巷 道 的维 护 ， 减少 巷 道掘 进 量 ， 降低掘进率 ， 也有 利于煤矿安 全生产 ， 改善和提高了矿井 的 技术经济效益 ， 是一项合理的开采方法。该技术在富强煤矿 已得到 了初步的试用， 是提 高回采率 ， 增产增盈减亏以及安 全开采一项重要的途径之一 ， 也是调节采掘关系行之有效的 方法。由于沿空 留巷方法较多， 该矿对 6 8 煤层采用 了水泥 煤矸 充填 带 方法 ， 效果 显著 。 1 6 8 煤层开采条件 1 6 8 煤层平均厚度 为 3 m， 煤层平均倾角为 2 9 。 ， 煤硬 度 f1 ． 5 2 ， 层理发育 ， 上硬下软 ， 易于片帮， 煤中有 0 ． 1 0 m 厚的夹矸 ， 顶板为中细砂岩 ， 有 0 ． 3 00 ． 4 0 m厚度 的伪顶与 0 ． 1 0 m厚度 夹 煤 相接 易 于 脱 落 ， 底 板 为 粉砂 岩 ， 见 煤 层 柱 状 图 图 1 。 2 煤层采用的回采工艺为综合机械化采煤等长工作面 1 4 0 m， 伪斜 l 5 。 走 向长壁后退式 回采 ， 顶板采用全部垮落法 管理 。 2 水泥煤矸充填 带法及布置 水 泥煤 矸 充填 带 方 法 ， 即水 泥 、 煤 、 矸 石 、 速 凝 剂 加 水 搅 拌而成混合物 ， 呈条带充填护巷方法。比例为水泥 煤 矸石 1 3 5 ， 并加入水泥重量的 3 ％ 一4 ％速凝剂 。如图 2所 示 为 6 8 煤层开采采用水泥煤矸充填带护巷方法的布置。 层号 柱状 层厚 岩石别 岩性描述 ≤≥ l 3 ． 0 0 粉砂岩 浅灰色， 夹粉砂岩 2 1 ． 6 0 中砂岩 灰色 3 1 ． 6 5 粉砂岩 浅灰色 4 0 ． 1 2 煤线 黑色 夹页岩 5 0 ． 5 5 粉砂岩 灰白色 1 0 金属光泽 ．上部质硬 6 1 ．9 5 煤 0 ．1 0 下部质软， 夹矸 1 ． 0 5 灰色， 水平层理， 颗粒， 7 2 ．5 5 粉砂岩 由上而下变粗 、一 _ C 图 1 6 8 煤层 顶底 板柱 状 图 煤 支架 ， 一则 在 工作 面两 帮破 碎 时 ， 防止 片 帮 能力 差 ， 二 则改造的放煤 口没有 关闭操作 机构， 放煤时不能随意控制， 刮板机故障时不易处理而影响生产。可进一步改造和完善 轻 型 支架 ， 达 到 防 片 帮 能 力 好 ， 放 煤 机 构 合 理 ， 放 煤 容 易 控 制 ， 操作 灵 活 ， 安 全可 靠 。 5 结论 实践表明 ， 该采煤 方法技 术先进 、 性能 可靠、 安全条件 好 ， 技术经济社会效益显著 ， 较好地解决了急倾 斜近距离 厚 煤层 的机械化开采 ， 开辟了 1 0 m以下急倾斜近距离厚 煤层 现代化开采技术的新途径 ， 解决了我国急倾斜近距离厚煤层 开采需 留设各种煤柱造成 回采率低的矛盾。 参考 文献 [ 1 ] 朱德政 ， 等 ．单 摆杆 放 顶煤 液压 支 架 的 研 制 [ J ] ．煤 炭 科 学 技 术 ． 1 9 9 7 ， 8 ． Ne w c o mb i n e d mi n i n g t e c h n o l o g y f o r s t e e p l y i n c l i ne d s ho r t ． i n t e r v a l t hi c k c o a l s e a ms S HA NG X i a n g d o n g ，C HE N J i a n ，MI A0 Da o - j u n 1 ． X i n j i a n g K e y u a n Mi n i n g I n d u s t r y D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s ti t u t e ， U l u m q i 8 3 0 0 2 7 ， C h i n a ； 2 ． D a h o n g g o u C o a l Mi n e ， X i n j i a n g M i n i n g I n d u s t r y G r o u p ， U l u m q i 8 3 0 0 7 9 ， C h i n a ； 3 ． J i a n g o u C o al Mi n e ， X i n j i a n g Mi nin g Ind u s t r y G rou p ， U l u mq i 8 3 0 0 8 5 ， C h i n a Ab s t r a c t Du e t o t h e s p e c i al n a t u r al r e ser v e c o n d i t i o ns o f s t e e p l y i n c l i n e d s h o r t i n t e r v al t h i c k c o al se a l n s ， i t i s d i fi q e u l t t o a d o p t me c h a n i c a l mi n i n g a n d h a v e se v e r e i n fl u e n c e b e t w e e n d i ff e r e n t c o a l sea ms ． T h i s a r t i c l e p r e sen t s t h e c o mb i n e d mi n i n g t e c h n o l o g y o f h o r i z o n al s ect i o n a l l i g h t p rop u s e d i n s t e e p l y i n c l i n ed s h o rt i n t e rval thi c k c o al S e a lT l S a n d g a i n s the t e c h nic al an d e c o n o mi c be n e fi t s ． Ke y wo r d s s t e e p l y i n c l i n ed s h o rt i n t e rval t h i c k c o al s e a m；l i g h t c a v i n g c o a l p r o p；c o mb i n ed mi nin g 收 稿 日期 2 0 0 40 42 0 修 订 日期 2 0 0 40 5 1 2 作者 简 介 冯 立彦 1 9 5 7一 ， 男 ， 从 事技术 管理 工作 。 维普资讯 6 4 煤炭技术 第 7期 ； 二 ‘ f， 4 | 』 一 鳓 l ． ’三 a 图 2 综采工作面沿空 留巷平剖面图 6 8 1 巷道基本支护 。本巷道采用速凝水泥金属锚杆支护 方 式 ， 锚 杆 长度 为 1 ． 6 m， 排 间距 为 1 ， 0 m， 呈 三 排 布 置 ， 根 据 现场实际情况， 采用独立的基本 支护， 不能满足沿空留巷 的 支 护 目的 ， 需增 补其 它 支护 方式 。 2 巷 内加 强 支 护 。根 据 采 动 矿 压显 现 规律 ， 对 被 留巷 道采取加强支护 ， 使其在采动影响大的范围内得到良好的支 护。对 6 8 煤层开采 ， 工作面前方设有 2 0 m超前支护 ， 双排 单体液压支柱。工作面后方滞后 2 O m设有排排单体 液压支 柱 。 3 巷旁支护。此支护主要采 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 采用水泥煤 矸充填带护巷法的依据 3 ． 1开 采 条 件 1 6 8 煤层 顶 板有 0 ． 3 0 0 ． 4 0 m左 右 的伪顶 易于 冒落 ， 直 接顶 较 坚 硬 ， 垮落 步 距较 大 ， 采 用码 矸 石带 方 法护 巷 ， 取 矸 石 量不 足采 高 又达 3 m， 采 空 区 冒落 的 矸 石达 不 到 要求 而 且 取 矸 又不 完 全 。 2 该煤层倾角较大 2 9 。 底板光滑， 在直接顶冒落后易 于下滑 ， 对护巷带侧 向冲击严重 ， 若采用码矸石带方法护巷 易 于 冲垮 。 3 该煤层煤质较软 ， 特别是煤层下半部更为质软松散 ， 加上倾角和底板情况 ， 极 于片帮， 造成 留设煤柱护巷不可行 的条件 。 4 由于该煤层采用综合机械化 回采， 留设煤柱 ， 推进速 度 受到 限 制 ， 而 码矸 石 带 法也 同样 加 大 了护 巷 工 时 ， 得 不 到 综 采效 率 发挥 。 5 对 6 8 煤 层 ， 采 用 长 壁 回采 ， 顶 板 不 易 管 理 ， 安 全 不 可靠 。其它工艺 回采 ， 回采率和生产量降低 ， 采用综合机械 化 回采 推进 速 度快 ， 采 用 水泥 煤 矸充 填 带沿 空 留巷 与其 它 沿 空 留巷或 送 巷相 比 ， 改 善 了现 有采 掘 比关 系。 3 ． 2充填 带宽 度计 算 1 顶板 一 次 冒落 高度 zr M 3． 0 1 1 一 ． 一 I I．2 5一 I一 ‘ 式 中 顶 板一 次 冒落 高度 ， m； 肘 采 高 ， m E岩石碎胀系数 I ． 2 5一I ． 5 ． 2 支 护强度 P NHR 2 X 1 2 X 2． s6 0 式 中 P 支护 强度 ， m 2 ； Jv 增 载 系数 ， 一般 取 2 ； 一 次 冒落高 度 ， m； R 岩石 容重 ， 2 ． 2 2 ． 6 m 3 ． 3 顶板 压力 QJP L A6 0 X 2 5 X 1 4 ， I 2 1 1 5 0 式 中p 顶 板压 力 ， t ； ￡ 周期来压步距 ， 实际观测 2 5 m； A 倾斜方向悬空长度 ， 留巷宽 护巷宽 实测采 空悬 臂 梁长之 和 为 1 4 ． 1 r n ． 4 所需 充填 带支撑 力 F印 1 ． 52 1 1 5 03 1 7 2 5 式 中 F 所 需 充填带 支撑 力 ， t ； K 安全 系数取 1 ． 5 ． 5 所 需充填 带最 小宽 度 B F -0． 74 式中 B 所需 充填 带最 小宽 度 ， m； P 水泥 煤矸抗压强度 ， 实测 1 7 2 3 ． 8 t ／ m 2 ． 根据 以上理论计算 ， 为了更好地保持充填带 的稳定性 ， 实际采用了充填带上宽为 1 ． 0 m， 下宽为 1 ． 5 m， 能够保证支 护强度 。 4 矿压显现特征及技术措施 1 沿空留巷时， 在其工作面后方附近， 由于岩层急剧沉 降， 而引起巷道顶板在短期 内强烈下沉 ， 使 冒落 的矸石 向巷 道 挤压 ， 造 成 留巷侧 压加 大 ； 因此 ， 采用 可缩 u型钢 支 柱 和滞 后 2 0 m单体液压支柱临时加强支护， 随工作面推进而 回撤 。 2 根据 矿压显 现 规律 ， 煤 层采 高越 大 ， 采 动 影 响 时间 越 长 ， 顶板 下 沉 量越 大 ， 在初 次 放 顶 前 ， 顶 板 悬 空 面积 又较 大 ， 来 压剧 烈易 于 冲垮 留巷 初步 设施 。 因此 ， 在 开切 眼 附 近加 设 三角布置木垛 ， 来缓解充填带凝 固期强度不足。 3 沿空 留巷 的顶 板 呈 悬臂 梁 状 态 ， 其 下 沉 量 随 巷 道 宽 度 和悬 顶距 的大小 成正 比关 系 ， 所 以尽 可 能 减小 留巷 断面 宽 度 ， 6 8 煤 层下 巷 为 3 ． 5 n l ， 留巷宽 度为 2 ． 6 n l 。 5 水泥煤矸充填法的经济效益 与综 掘巷 道和 沿空 掘巷 相 比较 ， 此 方 法有 着 较好 的经 济 效 益 。 1 节省材料降低巷道成本。新掘进一条巷道 综掘 单 位成本 2 5 0元／ m， 留巷单位成本 2 3 0元／ m， 节约 8 ％。 2 降低工作面回采成本。沿空留一条巷道可增加 回采 煤量 1 0 ％ ， 在 相 同条件 下 和 时间 内产 量 的提 高 ， 相 应 地 降 低 回采费用， 工作面经济效益得到提高。 3 减少了巷修费用。若维修巷道采 用木支护 ， 每米巷 道消耗坑木 0 ． 3 4 m 3 ， 价值 7 O元， 再加上其它费用每米巷道多 支 出近 1 0 0元 。 4 由于作业程序的简化 ， 随 回采随留巷与新送巷道相 比， 回采两个片盘， 少掘 回采巷道 1 ／ 3 ， 相应的费用如电力、 运 输 、 人工等节省 3 O ％左右 。 6 水泥煤矸充填带方法使用说 明 1 此 种方 法 在 一 定 条 件下 是 可 行 的 ， 有 较好 的技 术 经 济效 益 ， 可 以根据 不 同条件 进行 推广 使用 。 2 这种方 法在 顶板 较坚 硬 ， 垮 落 步距 较 大 ， 煤 层 倾 角 在 2 O ～3 5 。 之间， 煤质较软煤层发火期大于准备和开采时间 ， 在 23 n l 采高 情况 下使 用有着 较 好 的效果 。 维普资讯