xx煤矿沿空留巷设计说明 2.doc

皖北煤电公司卧龙湖煤矿 103工作面沿空留巷 设计说明书 一、 103工作面概况 1、工作面位臵 103工作面位于南一采区,为卧龙湖煤矿的首采面。 10煤上距 8煤 75m ,下距太灰 50m 左右,南部距 6线以北 80m 左右,北部位于工广保护煤柱以南 300m ,西部距矿井边界 F2断层 100m ,东至南翼专用回风巷保护煤柱线。工作面机 巷标高为 -530-402m ,风巷标高为 -515-397m 。工作面倾 向长 800m ,走向宽 150m ,面积约 11.1万 m 2。 地面地势平坦,标高 29.730.2m,有张黄庄、丰庄、 王水寨等村庄,无大的河流,有丰沟等季节性水沟。 2、煤层赋存情况 本工作面可采煤层为 10煤,黑色,碎块状、粉末状, 强玻璃光泽, 以亮煤、 镜煤为主。 工作面西北部和切眼附近, 位于岩浆岩侵蚀边界附近,受岩浆岩侵蚀影响,部分煤层已 变质为天然焦。 煤层结构较简单,无夹矸,煤层倾角平均 10,倾向 50左右。煤厚 0.3m 3.05m ,平均 2.52m 。机巷位于岩浆 岩侵蚀边界附近,受岩浆岩侵蚀影响,局部煤层可能出现增 厚或变薄现象, 103机巷 J17点前 9m 至 J19号点之间长 度约 50m ,煤层受岩浆岩侵蚀推挤、底鼓构造影响,煤厚异 常, 煤层约为 0.3m 1.6m 。 103风巷外段从 F14点前 2940m 长度约 11m ,煤层受构造牵引影响,煤厚异常,煤层约为 0.62m ; 103风巷从 F16点前 10m 21m 之间 长度约 11m , 煤层受岩浆岩侵蚀推挤影响,煤厚异常,煤层约为 1.4m 1.7m ; 风巷里段从 F 24点前 43m 处开始, 现已揭露 75米煤层 变薄带 , 煤层亦被岩浆岩侵蚀,受其影响,煤层变薄,煤厚 0.5-0.9米,受岩浆岩侵蚀,直接顶板为岩浆岩,底板为黑 色泥岩厚 1m 左右 、较硬的粉砂岩。根据三维地震资料, 风巷里段异常区范围约 160米。煤厚在 0.52米。 3、煤层顶底板岩性 老 顶以灰色粉砂岩、泥岩为主,水平缓波状层理, 钙质胶结,致密,局部含菱铁结核。厚度 3.7 18.72m 。 直接顶泥岩,灰黑色黑色,均一结构,块状构造, 易碎,含炭质及植物碎片化石,参差状断口,厚度 4.04m 21.83m 。局部直接顶为岩浆岩。 伪 顶靠近东部局部有灰黑色伪顶泥岩 , 厚度 0 0.4m 。 底 板深灰色泥岩、粉砂岩,块状构造,含较多植物 根部化石,具滑面。厚度 1.513.07m 。 103工作面地质柱状图 5、地质构造 本工作面地质构造较复杂,根据勘探及生产揭露资料, 主要表现为西高东低的单斜构造,平均倾角 8.5o 。共揭露 4条正断层,具体情况如下 DF8正断层,位于本工作面中部,断层产状 140 60, H12m,断层破碎带宽约 1m ,为大角度破碎泥岩填充, 无淋水。工作面风巷揭露该断层,机巷未揭露,预计该断层 在工作面内将延伸约 130m 尖灭, 对生产影响较大, 应施工 改造切眼过此断层。 F103 1正断层, 103机巷 J17点前 4m 揭露该断层, 断层产状 13065, H1.4m,无破碎带,无淋水,预计 向工作面内延伸 70米左右尖灭,此断层可能为 DF8断层的 次生断层,和 DF8断层共同牵引影响,中间有约宽 42米煤 层变薄带,对回采的影响较大。 F103 2正断层, 103风巷 F14点前 22m 揭露该断层, 断层产状 28030, H1.8m,顶断底不断,无破碎带, 无淋水,预计向工作面内延伸 50米左右尖灭。上盘煤层受 断层牵引变薄为 0.6m ,影响宽度 12米,下盘煤厚正常,预 计对回采影响较大。 F103 3正断层, 103风巷 F17点前 3m 揭露该断层, 断层产状 240 220mm 充填泵 103风 高 抽 巷 103巷 高 抽 巷 103工作面留巷布置图 103机 巷 103风 巷 103工作面 风筒 封闭墙 封闭墙 风筒 103风巷充填断面示意图 三 103工作面留巷充填框架设计 1、机巷、风巷超前工作面煤壁 20m 内采用单体支柱和铰 接顶梁挑双挑棚, 20 50m 内挑单排挑棚。单体支柱 为 DZ28型,铰接顶梁为 HDJA-1200型。单体支设后及时 拴防倒绳,班中注液,确保初撑力不低于 90KN 9MPa , 单体支柱不够长时,用胶丝袋装煤矸充填底板,单体支 柱穿鞋。留巷内采用单体支柱和铰接顶梁挑双挑棚加强 支护。 2、工作面采用单体铰接顶梁“三四”排管理。上下出口 各采用四对长钢梁后接走向铰接梁单体支柱管理顶板。 工作面上下出口采煤移梁时,沿工作面推进方向铺设规 格为 5m 1.2m 金属网,作为沿空留巷充填墙体护顶网。 工作面推进达一次充填长度后,将后接走向铰接顶梁及 单体支柱替换成倾向充填棚。充填棚采用木梁木腿一梁 三柱,木梁木腿直径≥ 200mm 圆木。充填棚宽度不低于 2.4m ,充填棚边柱之间作为充填空间。 2 充填墙体 充填棚 充填框架 机巷 工作面 3、沿空留巷下上出口架充填棚时木梁下上帮梁 头必须以机巷上帮风巷下帮为齐,铺金属网时木梁 下上帮梁头必须留有 100mm 搭茬距。 4、沿空留巷架棚必须正规有劲,充填棚上下刷头不得超 过 100mm ,腿子垂直顶底板架设,到底处柱窝刨麻面,不 到底处柱窝深度不低于 100mm 。 充填垛滞后液压支架不得 超过 1.0m 。 5、充填前必须架设充填垛框架,框架用木板或金属模板 搭设, 充填框架的长、 宽、 高分别为一次充填长度 2.4m 3.6m 、设计墙宽 2.4m 及采高 2.52m 。模板里面铺上胶织 袋或塑料薄膜,以便混凝土凝固后回收模板以复用。模 板用铁丝固定,且靠边打好防倒站柱。模板架设时必须 在模板外侧支设单体固定模板,待充填垛来劲后方可去 掉。 四 103工作面巷旁支护 1、充填体材料强度的选择与计算 充填体材料选用混凝土膏体材料, 主要成份是硅酸盐、 沙子、粉煤灰及水拌和的膏体混凝土材料外加添加剂,下表 为充填体材料强度指标 沿空留巷支护体的工作阻力静载荷计算 Pγ 2 1 1B B k m ⋅- γ岩石平均容重取 2.5T/m3 m 煤层采厚 2.52m k 冒落岩石的碎胀系数 1.25-1.5,取 1.25 B1巷道煤帮到切顶线的悬顶宽度为 B2与留巷充填体 暂取 2.4m 宽度的 1.2倍 B2留巷宽度 4.0m 经计算 P 值为 48.4T/m2 , 约 0.5MPa 。 考虑到老顶来压时 下位岩层及充填体的动载系数为静载系数的 24倍, 即 12MPA 。而根据充填体材料的强度试验,其最大承载极限可 达到 10兆帕以上,可完全满足承载要求。 计算机模拟计算由于该工作面煤层较薄,倾角较小, 为了计算方便,模型采用水平倾角计算,垂直压力取 5302513250kN 。巷道为锚网支护为了模拟现场情况,采用施 加反向力代替支护。 充填支护体采用三种宽度, 分别为 1.5m 、 2.0m 、 2.5m ,应力分布计算结果如下 充填支护体宽度为 1.5m 时的垂直应力图 充填支护体宽度为 2.0m 时的垂直应力图 充填支护体宽度为 2.5m 时的垂直应力图 通过计算分析,充填体内所受到的最大垂直应力分别 为7.42 Mpa、 5.61 Mpa、 4.53 Mpa。 而根据充填材料的强度试验,其最大承载极限可达到 10Mpa 以上,墙体宽度可选择 2.02.5m 可满足承载需要。 留巷充填体的可缩性对巷道维护非常重要。沿空留巷在 采动支承应力作用下,不可避免地要出现巷道变形。为使留 巷充填体与原锚杆支护体支护的围岩协调变形,试验调整材 料级配和配比,取得一定的承载变形量。见 C10膏体充填材 料应力 -应变曲线。其次考虑巷道软底的比压进行巷道变形 调节。 0.0 0.2 0.40.60.81.0 混 凝 土 应 力 与 极 限 应 力 之 比 混凝土应变 /ε C10膏体充填材料应力-应变曲线 根据混凝土膏体材料抗压强度指标,充填长度应同工作 面日推进度。 为提高充填墙体的结构稳定性、完整性及结构刚度充填 墙体内应合理布筋。 五充填体材料的选择、运输与储存、上料方式 1充填体材料的选择选用混凝土膏体材料,主要成份是硅酸盐、砂子、粉煤灰及水拌和的膏体混凝土材料 2充填体材料的运输与储存 风巷-535南翼轨道巷→联络巷→回风下山→风巷料场 机巷-535南翼轨道巷→联络巷→运输下山→机巷料场 充填材料的运输与堆放要有防水措施。 3 充填体材料的上料方式103工作面留巷充填利用人工上 料、手动控制进水、机械拌和料。要求进水管安装压力表, 保证水压均衡,水量合适。 六充填设备的选型配套与布臵 本工作面采用 BSM1002E 混凝土充填泵。受俯采影响, 混凝土为上向输送,混凝土泵距离充填墙应控制在高差 30m 40m 内,水平距离控制在 200m 内。 七充填管路敷设 充填管路的敷设要求平直, 减少弯头, 管路弯头转角半径应 控制在 810倍管径以上。 充填管路必须与 BSM1002-E 混凝土 泵的泵送性能相匹配。性能要求为耐压不小于 10MPa ,管径 Φ108mm ,壁厚≥ 6mm ,低阻尼耐磨无缝钢管,管道连接采用 耐压 10 MPa管道快速接头及“ O ”橡胶圈密封。 八充填设备供电设计 机巷、风巷充填泵的供电均采用双路供电方式,一路使 用一路备用,充填泵必须实行瓦斯电闭锁,充填泵必须布臵 在新鲜风流中。 九充填工艺 充填工艺流程为 替棚清理 -→ 支模 -→ 搅拌输送 -→ 充填清洗 -→ 拆模 清理、支模在工作面上风巷下帮、机巷上帮沿空留巷 处,采用木棚一梁两柱顺山棚替换工作面单体和铰接顶梁。 替换长度一般为工作面日推进度。管理好巷道顶板,清理巷 道底板虚矸,支设留巷充填模板。 搅拌输送检查确定混凝土充填泵工作状况正常,管路 畅通后,即可进行材料的搅拌输送。进料要均匀连续,要严 格控制配水的水灰份, 进水管要安装压力表, 保证供水均压, 水量均衡。掌握设备的工作压力,防止管路阻塞。 充填清洗、拆模高添量粉煤灰膏体混凝土材料进入留 巷充填模,要观察材料的平流堆积状况,材料要充满充填模 并接顶充分。充填工作完成及时放清洗球用清水清洗管道及 泵,原则上清洗管道污水排入采空区,不能对工作面、下顺 槽及留设的巷道产生影响。充填后拆模前动态观测充填体的 强度和矿压显现,发现问题及时处理。 膏体充填材料配比要求应根据现场条件随时进行调 整。 十 103工作面留巷巷内支护 1. 充填体的临时支护 为强化充填体的支护强度,在留巷内利用铰接顶梁和单 体加鞋沿走向临时架设一梁两柱双排铁棚,其中一排紧靠充 填垛,一排靠巷道中间。 2. 巷内加强支护形式 沿空留巷要求充填体在工作面附近快速增阻,然后保持 恒阻的工作状态。巷内及充填体与围岩间具有应力应变的同 步协调性。留巷支护体的有效性要以维护上方直接顶的完整 性为目的。 受采煤工作面支承应力作用,工作面前方 60m 至工作面 后方 80100m 一般均处于工作面支承应力影响区域。为降 低沿空留巷一次动压对沿空留巷的影响,采取超前加强支 护,管理好顶板为沿空留巷创造条件。超前加强支护可采取 一梁两柱或一梁三柱双挑棚,或巷道液压支架。沿空留巷膏 体混凝土充填材料,是硅酸盐水硬性胶凝材料,一般不具有 快硬早强性能,为保证沿空留巷巷道断面,降低沿空留巷的 收缩变形为二次回采服务,工作面后方同样采取一梁两柱或 一梁三柱双挑棚,或巷道液压支架加强支护。 3. 留巷墙体顶板支护 为提高留巷的稳定性,留巷墙体顶板应进行相应支护, 其支护方式同巷内锚杆支护技术参数。 七、 通风、瓦斯抽采、防灭火、瓦斯监控 103工作面沿空留巷后应根据现场情况每隔 100m 进行封 闭,应充分估计瓦斯隐患,做好留巷的通风、瓦斯抽采、防 灭火、瓦斯监控,具体详见通风、瓦斯抽采、防灭火、瓦斯 监控专项设计 八、 主要技术经济指标 103工作面沿空留巷材料预算 5 ６ 7 润滑油 模板 木料 2锂基脂 木模或钢模 Φ200（Φ300） 50 升 50m2 按现场需要确定