沿空留巷技術在牛兒莊礦的應用

沿空留巷技術在牛兒莊礦的應用

沿空隧道技術在牛兒莊礦中得到廣泛應用。該技術創(chuàng)造了“無碳開采”的先例，對提高煤炭回收率具有很強的現實意義。牛兒莊礦在八盤區(qū)山青56803工作面回采期間沿空留巷的工業(yè)性實踐,對沿空留巷的巷道支護,尤其是留巷的巷旁支護提出了具體的技術方案;同時進行了礦壓觀測。根據礦壓顯現和支護效果,分析了沿空留巷支護方式是科學、合理的,同時提出了改進建議。一、聯合行1.工作面形態(tài)。據初頂,困境提出,地層為細、細砂56803工作面走向長764～806m,平均777m,傾向長度134m,煤厚1.4～1.7m,平均1.5m。傾角為8°,埋深429.7～475.5m,可采儲量20萬t。56803工作面直接頂為厚度3.88m的粉砂巖,節(jié)理發(fā)育。局部相變?yōu)槭規(guī)r厚0.5m。老頂為厚度4.23m細砂巖。直接底為1.06m粉砂巖,老底厚度為5.06m石灰?guī)r。2.液壓支架支護工作面采用走向長壁薄煤綜采支架采煤工藝,一次采全高。工作面采用ZY3000/09/19型兩柱掩護式液壓支架支護,使用MG200456-WD型電牽引采煤機落煤,選用SGZ730264型可彎曲刮板輸送機運煤,運輸巷選用SQZ-730/75型轉載機和SDJ-1000/75型膠帶輸送機連續(xù)運煤。選用MRB-315/120型乳化液泵向支架供液。二、項目實施1.沿空格柵和街道附近的保護方式56803工作面沿空留巷,留巷支護采取工字鋼+錨索+槽鋼帶聯合支護,巷旁支護采取料石墻+木點柱方式支護。2.錨索支設和墻體填充工字鋼選用2.6×2.4m,下凈寬3.5m,凈高2.0m,棚距0.7m。巷道內采用三排單體液壓支柱加強支護。采用MH-100型錨索,選用高強度低松弛鋼絞線,其直徑φ=15.24mm,長度7.0m。配備OVM15-1錨具,錨索孔徑φ=28mm。錨固方式采用端部錨固,錨固劑采用CK2330兩卷、Z2360一卷、Z2345兩卷,共計五卷由里向外排列。錨固長度2.1m。錨索支護超前工作面10m支設。沿巷道走向布置兩排錨索,排距1.6m,每排錨索間距2.2m。錨索鋼帶選用20#槽鋼(2.0m長),每排錨索臨近兩根錨索的外露鋼絞線之間使用槽鋼帶連接。鋼帶外用300×300×20mm(長×寬×厚)的鋼板作為托板,最外端使用專用鎖具鎖緊鋼絞線(作為一組錨索)。錨索支設角度:靠近采空區(qū)側錨索垂直頂板支設,允許向巷道中心斜5°～10°,不許向采空區(qū)側傾斜。另一側錨索向下幫傾斜,與水平呈60°～75°夾角。沿巷道走向方向上,垂直頂板支設。巷旁支護的料石墻采用2#粗料石配合砂漿砌筑,墻體建在靠近工作面?zhèn)鹊拿簩禹數装逯g的空間處,料石墻距留巷的下幫側3.8m。墻體橫斷面規(guī)格為:上寬1.0m,下寬1.2m,高度1.5～1.8m。料石墻砌筑與工作面切頂線的滯后距離為0～1.0m。在工字鋼棚梁與料石墻之間支設直徑不小于16cm的優(yōu)質圓木點柱,進行加強加固,柱距0.7m。三、礦壓及頂底板情況為檢驗沿空留巷效果,在留設的巷道內每隔40m設置一個觀測點,每個測點分別對巷道頂板離層量、兩幫及頂底板相對移近量進行觀測。截止到工作面回采結束,保留后的巷道凈規(guī)格:工字鋼棚下凈寬3.1～3.3m,凈高1.8～1.63m,平均1.7m。頂底板移近量為200～370mm。礦壓主要顯現為:底板鼓起,頂板基本完好,局部頂板破碎、掉渣,工字鋼棚梁個別出現彎曲,個別錨索鋼絞線斷裂,部分棚腿彎曲變形,料石墻體有四處地段出現開裂或破碎,其中距切眼32m處料石墻體出現嚴重破碎(長度2.3m),靠近料石墻體的一排木點柱有1/4出現折斷。兩幫相對移近量為400～190mm。頂板離層量18～34mm。四、經濟與社會合作1.增加煤炭產煤(1)回采經濟效益。截止到回采結束,歷時共計11個月,56803工作面共生產原煤21.86萬t,原煤產值10932.186萬元,實現經濟效益3827.7萬元。(2)沿空留巷增加煤炭收入經濟效益。如果采取沿空送巷,新掘巷道留設煤柱按5m計算,沿空留巷可多回收煤炭16380噸,增加收入286.8萬元。(3)掘巷與留巷費用比較。工作面正常掘進巷道綜合成本4000元/m左右,沿空留巷綜合成本2200元/m,下區(qū)段運料道工程量約1560m,因此可節(jié)約費用280.4萬元。(4)贏得時間增加產煤效益。56803工作面上下順槽留巷,上下區(qū)段各少掘進一條巷道780m。一條巷道掘進需要8個月,按每月產煤4萬噸計,可多生產煤炭32萬噸,則增加銷售煤炭利潤5603.2萬元。創(chuàng)造經濟總價值為9998.1萬元。2.沿空留巷技術特點牛兒莊礦八盤區(qū)山青工作面沿空留巷技術獲得成功運用,不僅取得了良好的經濟效益,并且取得了較好的社會效益。(1)獲得了寶貴經驗。該項目在牛兒莊礦56803工作面成功試驗了沿空留巷技術,提出了分階段讓控耦合留巷設計理念,設計了巷旁砌筑梯形料石墻,巷內工字鋼支護+頂板斜拉組合錨索+聯合支護,關鍵地段單體柱加強支護的主動與被動相耦合的支護設計方案,較好地控制了留巷在回采期間的變形破壞。當前峰峰集團沿空留巷技術應用較少,巷道圍巖控制機理研究欠缺,該研究成果為整個峰峰礦區(qū)類似條件下實施沿空留巷技術,提供了理論依據和借鑒經驗。(2)緩解采掘接續(xù)矛盾,延長礦井服務年限。沿空留巷技術在牛兒莊礦的成功應用,解決了長期困擾牛兒莊礦的煤炭生產接續(xù)緊張的局面,保證了礦井正常生產,