無(wú)煤柱巷旁柔模支護(hù)技術(shù)在沿空留巷中的應(yīng)用

無(wú)煤柱巷旁柔模支護(hù)技術(shù)在沿空留巷中的應(yīng)用

1走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采礦法工藝金鳳煤礦位于寧夏吳忠市東南部，屬吳忠市鹽池區(qū)馮迪溝鄉(xiāng)管轄。井田南北走向長(zhǎng)11.5~12.0km,東西傾向?qū)?.9~3.5km,面積為41km2。礦井采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化一次采全高采煤法,全部垮落法管理頂板;礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力4.00Mt/a,服務(wù)年限為64.2a。礦井通風(fēng)方法為抽出式,通風(fēng)方式為中央并列式,地面工業(yè)廣場(chǎng)開(kāi)拓有3條井筒,主斜井及副斜井進(jìn)風(fēng),回風(fēng)斜井回風(fēng),礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。201采空煤巖類型011802綜采工作面為金鳳煤礦一采區(qū)首采工作面,回風(fēng)巷與機(jī)巷走向長(zhǎng)分別為2586m和2447m,可采長(zhǎng)度2260m,工作面斜長(zhǎng)260m。工作面回風(fēng)巷為異矩形巷道,全長(zhǎng)2586m,巷道掘進(jìn)寬度5100mm,掘進(jìn)上幫高3350mm,下幫高3150mm,中高3250mm,掘進(jìn)斷面積16.575㎡;支護(hù)厚度為50mm,鋪底300mm,巷道凈寬為5000mm,凈高上幫為3100mm,下幫高為2900mm,中高3000mm,凈斷面積為15m2。所采煤層為18#煤層,煤層厚度在2.70m~5.50m之間,均厚3.80m。煤層從順槽由南向北逐漸變厚,厚度變化較大,屬穩(wěn)定煤層,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,含1層夾矸,矸石厚度約為0.20m。煤巖類型為亮煤與暗煤組成,玻璃光澤,硬度大,呈塊狀。該煤層絕對(duì)瓦斯涌出量為0.062m3/min,屬于瓦斯礦井,煤塵有爆炸危險(xiǎn)性,爆炸性指數(shù)為31.78%,煤層具有自燃發(fā)火傾向性,屬于易自燃煤層,最短自燃發(fā)火期為41d。3011802年，1802年，技術(shù)應(yīng)用3.1沿空留巷無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)011802工作面回采后,其上部有一段長(zhǎng)約為860m的三角煤,為最大限度提高煤炭資源回收、減少巷道掘進(jìn)量及減緩緊張的接續(xù)局面,實(shí)行了沿空留巷無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù),沿空留巷段為011802工作面回風(fēng)巷從停采線向北860m范圍,邊開(kāi)采邊支護(hù),該巷形成后作為上部011801工作面的機(jī)巷用。011802工作面巷道布置及沿空留巷位置如圖1所示。3.2巷道支護(hù)方案論證(1)011802回風(fēng)巷下幫向采空區(qū)以內(nèi)1m,用柔模泵注混凝土支護(hù)技術(shù)巷旁支護(hù),柔模墻厚度為1m,預(yù)留長(zhǎng)度為860m左右。柔模泵注混凝土支護(hù)技術(shù)一次施工面積大,形成的柔模墻體整體性好、強(qiáng)度高,且機(jī)械化程度高,施工速度快。(2)在沿空留巷過(guò)程中,011802工作面回風(fēng)巷超前支護(hù)選用單體配π型梁一梁四柱支護(hù),棚距1m,π型梁長(zhǎng)度4.2m,超前支護(hù)30m;工作面回風(fēng)巷出口處支護(hù)選用單體配π型梁一梁二柱支護(hù),棚距1m,π型梁長(zhǎng)度2m;滯后支護(hù)選用一梁三柱支護(hù),棚距0.8m,π型鋼長(zhǎng)度3.2m,滯后工作面支護(hù)距離40~60m,以防止回采過(guò)程中礦壓顯現(xiàn)對(duì)預(yù)留巷道的破壞。(3)柔模泵注混凝土支護(hù)后巷道凈寬為5000mm,凈高上幫為3100mm,下幫為2900mm,中高3000mm,凈斷面積為15㎡,能夠滿足011801工作面運(yùn)輸巷使用條件。4沿著空白隧道進(jìn)行綜合撲滅技術(shù)4.1地面防滅火措施011802工作面回采期間,采空區(qū)及工作面上隅角多次出現(xiàn)CO超限情況,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,均采取了從地面沿管路向工作面注液氮為主的綜合防滅火措施,起到了很好的防滅火效果。采空區(qū)及上隅角CO在注液氮后,就立即降到了規(guī)定值以下。4.2采空區(qū)滅火注氮量的確定(1)管路的埋設(shè)。留巷過(guò)程中除了011802工作面回風(fēng)巷原使用的灌漿管外,還同時(shí)隨著柔模墻接通了一趟為011801工作面機(jī)巷使用的注氮管路。為防止靠回風(fēng)巷采空區(qū)內(nèi)殘煤自燃以及瓦斯、CO等有害氣體超限,留巷過(guò)程中,在柔?；炷翂w內(nèi)預(yù)埋措施管(注氮或灌漿用,平時(shí)設(shè)置法蘭盤(pán)堵死)及氣體觀測(cè)管路,留設(shè)好的措施管,確保必要時(shí)能及時(shí)與巷內(nèi)的注氮或灌漿干線管路連接(留巷期間灌漿,留巷后回采時(shí)注氮)。柔模混凝土墻體上預(yù)留措施孔及CO等有害氣體觀測(cè)孔標(biāo)準(zhǔn):措施管管徑?108mm,管長(zhǎng)1400mm,距柔模底部高度400mm,外露200mm,每隔20m布置一組;采空區(qū)觀測(cè)管管徑?40mm,管長(zhǎng)1600mm,外露300mm,端頭設(shè)置閥門(mén),每隔20m布置一組,如圖2所示。(2)注氮量計(jì)算。011801工作面回采后,利用埋入工作面機(jī)巷(柔模墻段)采空區(qū)內(nèi)的?108mm措施管進(jìn)行注液氮,以采空區(qū)氧化帶中O2濃度大小,作為注氮強(qiáng)度的依據(jù)。如果采空區(qū)中O2濃度大于15%或標(biāo)志性氣體超過(guò)防火安全濃度,應(yīng)加大注氮量,每小時(shí)注氮量控制在600m3,每天注氮量不小于10000m3。一旦柔模墻段采空區(qū)內(nèi)遺煤自燃,或CO等有毒有害氣體超限,便采取由柔模墻體上預(yù)先埋設(shè)的措施管進(jìn)行注氮。按漏風(fēng)量考慮,采空區(qū)滅火注氮量可按下式計(jì)算:式中,Q為采空區(qū)滅火注氮量,m3/h;Q漏為采空區(qū)漏風(fēng)量,m3/min;C1為發(fā)生火災(zāi)前采空區(qū)初始O2濃度;C2為采空區(qū)滅火惰化指標(biāo)規(guī)定的O2濃度值,可取3%;CN為注入氮?dú)庵械牡獨(dú)饧兌?取99%。4.3井下主要系統(tǒng)灌漿、注膠防滅火系統(tǒng)主要由其地面部分、井下部分以及管網(wǎng)組成。地面部分主要包括供水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、懸浮劑添加設(shè)備、濾漿器、增壓泵和自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng);井下部分設(shè)備主要有輸漿管道和礦用注漿機(jī)組成;管網(wǎng)單獨(dú)敷設(shè)。沿空留巷期間,如果因柔模充填墻不接頂?shù)嚷╋L(fēng)因素,致使011802工作面采空區(qū)發(fā)火,便立即利用灌漿管路,對(duì)不接頂處進(jìn)行灌漿堵漏。4.4調(diào)查監(jiān)測(cè)社會(huì)簡(jiǎn)介沿空留巷期間,對(duì)留巷段采空區(qū)內(nèi)CO等有毒有害氣體的監(jiān)測(cè)尤為重要,在留巷期間每班由專職瓦檢員不少于3次檢查瓦斯、CO等有毒有害氣體情況,并每班定點(diǎn)采樣送地面進(jìn)行色譜分析。4.5做好傳感器的維護(hù)及調(diào)校監(jiān)測(cè)中心應(yīng)加強(qiáng)工作面、上隅角、回風(fēng)流及留巷段瓦斯、CO、溫度等各類傳感器的維護(hù)及調(diào)校,確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳,并每天將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)總工程師審閱,以便需要時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)的措施。4.6采空區(qū)內(nèi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行沿空留巷期間,始終確保留巷段30m、60m、90m三處采空區(qū)內(nèi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,留巷初期,每班2次進(jìn)行采空區(qū)內(nèi)氣體情況的監(jiān)測(cè)及分析,留巷200m后每班1次監(jiān)測(cè)分析,每周出一次監(jiān)測(cè)周報(bào)表。4.7成立防滅火管理領(lǐng)導(dǎo)小組為了做好該沿空留巷及留巷后回采期間的防滅火管理工作,礦成立了以總工程師為組長(zhǎng)、通風(fēng)副總為副組長(zhǎng)以及安監(jiān)處監(jiān)督的防滅火管理領(lǐng)導(dǎo)小組,主要職責(zé)是做好現(xiàn)場(chǎng)防滅火管理,包括柔模墻體的接頂問(wèn)題、施工速度、施工質(zhì)量及各類氣體的檢測(cè)等。5柔性墻體的巷道圍巖特點(diǎn)(1)泵注混凝土較稀,柔模袋里的混凝土縮水凝固后,存在部分地點(diǎn)的墻體不接頂而產(chǎn)生漏風(fēng)的現(xiàn)象,如對(duì)此處理不徹底,會(huì)給防滅火工作留下隱患。(2)柔模墻體處的巷道壓力大,使用了大量的密集支柱加π形鋼梁加強(qiáng)支護(hù),但其穩(wěn)定性較差。由于沿空巷道兩幫下沉不均,巷道頂板逐漸產(chǎn)生傾斜,使密集支柱傾倒而失去支撐作用。(3)沿空留出的巷道總體服務(wù)年限較長(zhǎng),隨著工作面的回采,其承受的壓力逐漸集中,導(dǎo)致墻體后期的維護(hù)量很大。(4)建議以后的沿空留巷,應(yīng)采取噴漿措施對(duì)采空區(qū)進(jìn)行封閉,以有效地防止采空區(qū)與留巷漏風(fēng)、導(dǎo)致煤炭及采空區(qū)遺煤的自燃發(fā)火。6緩解了接種緊張易自燃煤層在工作面回采期間,使用柔模泵注混凝土沿空留巷技術(shù),在采空區(qū)形成了新