综放作业面沿空留巷的应用探究.pdf

2020 年第 8 期2020 年 8 月沿空留巷技术作为实现无煤柱连续开采和煤与瓦斯有效共采的关键前提，现阶段在薄煤层和中厚煤层回采中的应用已十分成熟。但针对厚度变化较大的综放作业面，对沿空留巷技术的研究还相对较少[1-2]。有鉴于此，针对综放工作面沿空留巷技术开展分析探究，总结有针对性的沿空留巷技术，实现综放作业面沿空留巷的有效设置，对于矿井生产的高效开展意义重大。 1工程概述 A 矿为生产能力 1.80伊106t/a 的国有大型矿井，采用主斜井、副立井开拓方式，现开采的 21001 综放作业面即将回采完毕，为实现 21001 综放作业面与下阶段 21021 综放作业面的有效快速衔接，设计采用沿空留巷技术。但因所采 5煤层厚度变化较大，且顶底板均为软弱煤层，采用放顶回采工艺时由于煤层厚度一次变化较大，加之覆岩运移变化所形成的结构远离采场，留巷巷道出现显著且持续时间较长的矿压变化。鉴于此，需要开展针对性的分析探究，总结相应的沿空留巷围岩稳定机理，设计科学的围岩控制工艺。 21001 综放作业面处于井下二采区西翼，该作业面走向长度 800 m，开切眼设计长度 120 m，缩采煤层厚度均值 5.2 m，倾角均值 25毅。整个作业面大体上呈现单斜构造形态，煤层上部直接顶为厚度 17 m 的砂岩层，下部直接底为厚度均值 5.8 m 的砂质泥岩层。 21001 综放作业面沿空留巷自开切眼 174 m 处至停采位置，全长 600 m。 2沿空留巷技术难点及其解决方法 2.1难点分析 2.1.1实体煤巷帮控制难度大由于整个作业面采取综放开采工艺，一次性采出煤层厚度较高，加之顶板岩层所构成的支护结构远离采场，使得巷道围岩长时间受到动压影响。这不仅容易造成煤帮剧烈鼓出，而且极易引发底鼓现象，进而造成非采煤帮鼓出。此外，鉴于煤层为软弱煤层，老顶破断回转会引起煤体流变，使得巷帮控制难度进一步增加。 2.1.2巷旁充填体力学性能需求更高巷旁充填体与采空区紧密相邻，随着上部基本顶的断裂旋转，充填体所承载的载荷会大幅增加，非常容易出现充填体被压坏的情况。此外，采空区矸石冒落的过程中也会对充填体造成一定的冲击，从而影响其稳定性。这些均会对沿空留巷的长时间有效使用造成阻碍。 2.1.3巷道留巷面积过大 A 矿 21001 综放作业面原巷道设计采用撕下帮的作业方案，巷道横截面面积大，跨度长。根据以往实践经验，留巷巷道跨度越大，支护难度越大。 2.1.4顶煤控制不便由于所采煤层存在显著的厚度变化，一些区域的沿空巷道上方存在松软顶煤，这种顶板条件相较于岩层顶收稿日期2020-04-08 作者简介邢志刚，1988年生，男，山西大同人，2009年毕业于山西省综合职业技术学院数控技术专业，助理工程师。综放作业面沿空留巷的应用探究邢志刚（大同煤矿集团公司安全管理监察局，山西大同 037003 ）摘要沿空留巷技术作为一种高效的回采工艺，能够在提升煤炭回采率的同时改善矿井采掘交替衔接问题，提升矿井综合作业效率，对于矿井长久发展意义重大。以此为着手点，针对综放工作面沿空留巷技术开展分析，结合具体工程实际，在分析沿空留巷技术难点及其解决方法的基础上，对综放作业面沿空留巷支护开展综合分析，并对其应用效果做出实践分析，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。关键词矿井；综放回采；沿空留巷；支护设计中图分类号 TD823文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0027-02 Exploration on the Application of Gob-side Entry Retaining in Fully Mechanized Caving Face XING Zhigang Safety Management and Supervision Bureau, Datong Coal Mine Group Co., Ltd., Datong 037003, Shanxi, China Abstract As an efficient mining technology, gob-side entry retaining technology can not only improve the coal recovery rate, but also improve the mining alternation connection problem, and improve the comprehensive operation efficiency of the mine, which is of great significance for the long-term development of the mine. Taking this as the starting point, this paper analyzed the gob-side entry retaining technology in fully mechanized caving face. Combined with specific engineering practice, based on the analysis of technical difficulties and solutions of gob-side entry retaining, it carried out comprehensive analysis on gob-side entry retaining support in fully mechanized caving face, and made practical analysis on its application effect, hoping to provide reference for similar projects in other mines. Key words mine; full mechanized caving mining; gob-side entry retaining; supporting design （总第 179 期）能源研究 27 2020 年第 8 期2020 年 8 月板不仅强度偏低，且在回采通过后在覆岩压力影响下容易出现坍塌、冒落的情况，从而威胁巷道的使用安全。鉴于此，需要采取针对性的措施进行顶煤稳控，确保充填体与上部岩层间力有效传递的同时避免采空区侧直接翻顶，但这难度较大。 2.2解决方法分析针对 A 矿 21001 综放作业面沿空留巷难度大等问题，总结分析适宜采取以下解决办法a 针对实体煤帮，采用强度高、预应力强的锚索主动支护方式，以便于在老顶破断后，增强巷帮结构的稳定性，确保不会发生顶板切落现象；b 针对留巷顶板，选用带梁的锚索主动支护工艺，所用锚索长度结合顶煤厚度予以确定，使顶板能够与深部岩体紧密锚固；c 充填体上部顶煤需超前作业面进行锚索补强，并针对锚索进行二次预紧，确保作业面回采通过后顶煤能够保持完整； d 巷道内充填体的留设必须及时，并围绕木垛布设袋装矸石，以增强充填体的承载性和稳定性[3-4]。 3综放作业面沿空留巷支护方案 3.1煤帮超前巷加固超前掘进作业面 40 m 布设超前巷，采用 U 型钢梁支护的方式对井下下顺槽下帮强度进行加固，图 1 即为其加固示意图。其中，超前巷下帮与巷道顶板均布设工字钢连锁梁一道，并对上帮采用仔型钢梁井下双抬棚临时支护，此外还要用带梁锚索对围岩进行加固。当回采面推移到达超前巷支架位置时，必须及时扶 U 型钢棚棚腿，并在其上帮布设工字钢连锁梁。单位mm 图 1煤帮超前巷加固示意图 3.2作业面超前煤帮支护当回采作业面推移至超前巷位置时，在原 U 型钢棚两端增配工字钢梁，并在梁上布设木垛，补打单体液压支柱进行煤帮加强支护，图 2 即为作业面超前支护施工示意图。完成单体支柱的布设后，将原 U 型钢棚临近作业面一侧的棚腿拆除，同时，在作业面移架作业前，完成作业面端头支架的金属网铺设。 3.3作业面后方充填体施工完成作业面移架作业后，应马上沿着采空区，在原 U 型钢棚支护体系的固定工字钢梁和木垛下布设密集木柱一排，同时通过单体支柱进行加强支护，如图 3 a 所示。随后在设计位置布设支架盘木，尺寸为 2 000 mm伊 2 000 mm （长伊宽）。完成支架布设后，逐一拆除 U 型钢棚柱腿与木垛间的单体液压支柱，并在 U 型钢棚棚腿与木垛之间的充填袋装矸石，从而形成留巷。此外，巷道每留设 20耀40 m 要进行一次喷浆作业，以增强外层整体性。图 3 b即为充填矸石后支护示意图。单位mm 图 2作业面超前支护施工示意图单位mm a 移架后布设支柱与木垛示意图单位mm b 充填矸石后支护示意图图 3移架后支护示意图锚索电机减速器转载机机头工字钢连锁 1 700 1 000 1 150 2 3551 0001 200 2 600 锚索单体柱抬棚 2 355 1 0001 200 2 600 锚索锚索锚索 1 700 1 000 单体柱转载机机头单体柱抬棚 4 000 740 锚索锚索锚索密集木支柱 2 000 风布单体柱抬棚 4 000 740 锚索锚索锚索密集木点柱 2 000 风布喷浆煤袋木垛（下转 57 页） 28 2020 年第 8 期2020 年 8 月能源知识（上接 28 页） 3.4支护作业参数顶板和巷帮实体煤侧支护选用直径 17.8 mm、长 8 000 mm 的高预紧力锚索，布设排间距为 1 200 mm伊 1 000 mm，采用树脂锚固剂进行锚固，锚索布设预紧力不小于 70 kN，锚固力不小于 270 kN，锚索外露长度不小于 150 mm 的同时不超过 300 mm。整个巷道中带梁锚索超前作业面施工长度不小于 100 m[5-6]。 4结语为了更好地检验沿空留巷的实际留设效果，在留巷内布设观测断面 5 个，并通过对测站数据的汇总分析，判定巷道矿压特征。结果显示，在推进作业面后方 40 m 范围属于围岩变形较为强烈区域，巷道顶底板移近量最大值为 400 mm，煤帮移近变形量最大为 75 mm，围岩变形均处于安全可靠范围，沿空留巷设置安全有效，为矿井生产效益的增加提供了有力支持。参考文献［1］崔小欢.马兰矿综放工作面切顶卸压沿空留巷技术应用［J］ . 江西煤炭科技， 20201 71-73. ［2］任贵成.缓倾斜综放工作面沿空留巷围岩控制技术研究［J］ . 煤矿现代化， 20202 18-20. ［3］贾牛骏，闫俊杰，仇永芳，等.柔模混凝土沿空留巷过陷落柱支护技术研究［J］ .煤炭工程， 2019， 517 40-43. ［4］何建文，崔晋武.Y 型通风条件下综放沿空留巷巷道稳定性控制［J］ .山东煤炭科技， 20197 22-24. ［5］沙旋，褚晓威.厚煤层沿空留巷围岩综合控制技术［J］ .煤炭科学技术， 2019， 4711 76-83. ［6］于亦飞，刘忠平，雷平博，等.综放工作面沿空留巷超前预裂切顶卸压技术研究［J］ .煤， 2019， 2811 28-30. （责任编辑白洁）根据 1、2机组 CV 拼装场地使用规划，CV 厂房主要用于 CVBH 与 CVTH 的拼装，1CVTH 需在 CV 厂房内完成拼装。此时，需新增拼装场地用于 2CVTH 拼装。原计划在 CV-2 场地连续进行 2CV1R 与 2CV2R 的拼装，但由于施工逻辑原因，现有场地无法满足其拼装需求，需要增加一块 2CV2R 拼装场地。目前， 1CV2R 存放于 2 号核岛吊装场地，为了不影响 2 号核岛大件吊装场地的使用，需要将其转移，因此需增加一块 1CV2R 转运存储场地。因此，CV 结构模块需增加两块 CV 拼装场地，即 2CVTH 与 1CV2R 共用一块、2CV2R 拼装一块。新增拼装场地 SC 结构和 CV 结构排列布置见表 4。表 4新增拼装场地 SC 结构和 CV 结构排列布置 4结语模块化施工的主要目的是缩短核电厂建造周期，但不同结构模块拼装周期不同，如果不能合理规划各结构模块拼装场地，将直接影响核岛关键路径。根据现有拼装场地情况，SC 拼装工作主要在 3 块 SC 场地（编号为 SC-1、SC-2、SC-3 ）进行，CV 拼装工作主要在 CV 厂房、CV-1 场地、CV-2 场地进行。结合 SC 结构、 CV 结构模块拼装和安装工期节点，通过排列组合的方法，合理布置各模块拼装场地位置。现有模块拼装场地可以最大化消纳大部分模块，但仍有部分 SC 结构与 CV 结构模块需要在新增场地规划布置。这样，通过现有拼装场地及新增场地的合理规划，可满足 SC 结构与 CV 结构模块拼装场地需求，同时也是对拼装场地资源的充分利用。参考文献［1］方小朋，沈文荣，孙克彬，等.AP1000 核电项目模块化施工建造管理研究［C］ //中国核学会 2009 年学术年会.北京中国核学会， 2009. ［2］谢春法，陈天顺，马小忠.AP1000 核电施工总平面分期分区规划探讨［J］ .江苏建筑， 20192 57-59. ［3］宋雅南，李炳颖，卞晓东.三代核电模块化建造对重型道路的需求研究［J］ .能源与节能， 201310 48-50. （责任编辑刘晓芳）新增场地拼装模块布置（自左向右按模块拼装占用先后顺序排列）备注 SC-41SC10/11、 1SC18 SC 整圈吊装吊架考虑整体存放，因此需单独安排 SC 吊架存放场地 CV-31CV2R、 2CVTH CV-42CV2R 生物质颗粒燃料锅炉由于生物质锅炉燃料特性与化石燃料不同，生物质燃料在熄灭过程中的熄灭机理、反响速度和熄灭产物的成分与化石燃料相比存在较大差异，表现出不同于化石燃料的熄灭特性。生物质燃料的熄灭过程主要分为挥发分的析出和熄灭、焦炭的熄灭和燃尽 2 个独立阶段，前者约占熄灭时间的 10，后者则占 90，详细熄灭过程如下燃料送入熄灭室后，在高温热量作用下被加热，析出水分。随后，由于燃料温度的继续增高，约 250 益，热合成开端，析出挥发分，并构成焦炭。气态的挥发分和四周高温空气掺混首先被引燃而熄灭。普通状况下，焦炭被挥发分包围着，熄灭室中 O2不易浸透到焦炭外表，只要当挥发分的熄灭快要终了时，焦炭及其四周温度已很高，空气中的 O2也有可能接触到焦炭外表，焦炭开端熄灭，并不时产生灰烬。赵岩，等 A 核电机组 SC 结构与 CV 结构拼装场地规划分析 57