矸石墙充填沿空留巷在俯采工作面的研究.doc

矸石墙充填沿空留巷在俯采工作面的研究肖庆华 董勤凯 翁祥健(山东东山王楼煤矿有限公司，济宁，272063)摘要 此项技术是采用塑料编织袋装入矸石，人工进行堆放构筑成矸石墙，在矸石墙两侧铺设单层金属网，铺网后对矸石带架设紧锢锚杆和钢梯、防护钢带，进行沿空留巷。本文详细介绍了王楼煤矿结合实际生产环境和相关理论依据，制定出切合实际的矸石墙沿空留巷的方法。关键词 矸石墙沿空留巷 俯采Research of gob-side entryretaining with gangue filling in the down-dip mining work face（Shandong Dongshan Wanglou Coal Mine Co., Ltd. Jining 272063） Xiao Qinghua Dong Qingkai Weng XiangjianAbstract this techinology is use gangue to built a wall which spread out metal net between both side, after built metal net ，take bolt and steel ladder，to gob-side entryretaining。This paper introduces Wang Lou coal mine with the actual production environment and the relevant theoretical basis, formulate the gangue wall practical gob-side entry retaining method.Key word gangue wall gob-side entryretaining down-dip1.项目概况此项沿空留巷技术是对以往的矸石充填沿空留巷技术的改进与创新，从根本上解决了传统矸石充填沿空留巷技术的种种弊端。利用矿井正常生产的副产品，结合现代科学理论依据，实现了矿井矸石井下消化，从而大大降低了沿空留巷成本。该项沿空留巷技术其具有以下特点：(1)沿空留巷通过简单修复能达到使用要求； (2)沿空留巷施工速度适应综采工作面推进速度；(3)施工工艺简单、安全、可靠；(4)留巷成本低于新掘巷道成本。2.技术创新点王楼煤矿俯采工作面矸石墙沿空留巷技术具有以下创新点和先进性：（1）结合王楼煤矿11307综采面煤层具体的工程地质条件，研究分析沿空留巷矿山压力显现、巷旁支护及围岩变形、破坏和运移规律、沿空留巷支护的机理，进行巷旁支护阻力和支护强度的计算； （2）开发大断面巷道袋-网-锚矸石墙技术，研究袋-网-锚矸石墙的结构、稳定性、抗压缩和变形能力；（3）研究矸石墙巷旁支护的沿空留巷方式，提出沿空留巷顶板控制方法；进行沿空留巷顶板加强支护控制设计。3.实施方法3.1总体思路（1）项目可行性思路王楼煤矿顶板冒落比较充分，减弱了采场顶板对墙体的压力，在对留巷顶板进行锚网索加强及补强支护的同时，对矸石墙进行网-锚加强处理，形成袋-网-锚矸石墙沿空留巷技术。并且，矸石墙沿空留巷施工简单、成本低廉，具有较好的经济效益。（2）技术思路工程地质调查评估沿空留巷应用调研理论研究数值模拟实施方案设计、论证及确定工业性试验效果验证、对比进步优化推广应用3.2技术研究背景条件（1）巷道位置地面位置：京杭老运河以东，侯楼村以北，多为农田。地面标高+33.4m，工作面标高-600-648m。井下位置及四邻采掘情况：南部为-650轨道联络巷，北部为XF40断层，西部为-650轨道、胶带巷，东部为3上煤层露头。（2）涉及煤层3上煤层以亮、镜、暗煤为主，条带结构，层状结构，参差状断口，玻璃状光泽，内生裂隙发育，属半亮型煤。原始沉积为较稳定，受后期构造的影响，局部产状发生变化有变薄等现象。（3）煤层顶底板情况顶底板名称岩石名称厚度 （m）岩 性 特 征老顶中、细砂岩（局部为直接顶）50灰灰白色，石英长石为主，中厚层状。直 接 顶泥岩6.0灰色浅灰色深灰色，参差平坦断口，中下部浅灰铝土质，上部含大量植物根、叶化石，断面含大量黄铁矿散晶直 接 底泥岩3.0灰黑色，炭质，含植物化石老 底细砂岩47.0灰白色，上部粉细砂互层，下部含波状煤线及泥质包体，具波状斜层理3.3 技术实施方案3.3.1 充填方法采用塑料编织袋装入矸石后，人工进行堆放。堆放完毕后在充填体两侧铺设高强度塑料网（也可以用金属网），网要封底封帮，铺网后对矸石带架设紧固锚栓和垂直防护钢带。3.3.2 充填墙加强支护方式 11307工作面平均采高2.8m，在垂直方向布置3根锚栓，上锚栓距顶板700mm，下锚栓距底板高度1000mm，中锚栓距上、下锚栓距900mm。上中下锚栓用钢带联接形成一个整体，每条钢带间距1m。在锚栓安装托盘和螺母时应在矸石充填墙体两帮侧挂高强塑料网或金属网，网要封顶封底，锚栓材质使用20mm的螺纹钢。3.3.3 沿空留巷加强支护方式 巷内顶板补强支护为加强支护，在运顺超前支护段提前30m进行补强支护，在原来锚网支护的基础上，另打锚索支护，由于原来运顺在掘进中已按17003000mm间排距打188000m锚索两排，补强支护时，靠近巷旁充填体侧补打一排同规格锚索，补打的锚索和巷道中部的原锚索形成三花形。矸石墙体上方顶板补强支护为了更好的保护充填墙，保持充填墙上方顶板的稳定和完整，在充填墙上方顶板中补打锚杆（202300mm）加强支护。锚杆间排距矸石墙体上方布置两排锚杆，第一排锚杆距巷帮1500mm，第二排锚杆距第一排锚杆1500mm。锚杆与顶板轮廓线垂直布置，误差不超过5。当遇到断层破碎带、地质构造变化带、煤层松软区、压力异常区、动压影响区、顶板泥岩且有淋水等复杂地质条件时的特殊地点，加密锚杆布置。3.3.4 工作面前方与后方巷内加强支护巷内临时加强支护措施：工作面前方在工作面前方30m范围内每隔1000mm架设一根3.2m型梁支护，一梁三柱。工作面后方由沿空留巷矿压显现一般规律可知，从工作面至后方约4060m范围内围岩活动剧烈，矿压显现明显。因此需对该范围巷道进行临时加强支护，方法与超前工作面巷道内的加强支护形式基本相同，加强范围为滞后支架约60m。工作面前后方加强支护使用3.2m长的型梁，一梁三柱支护。3.3.5 巷旁充填作业支护在排头架前移过程中对裸露顶板及时支护方法：首先，架前挂双层菱形网网；其次，在排头架前移时沿工作面架设4排一字梁临时支撑，间距为1000mm，排距1200mm；而后在支护空间沿工作面方向打2排锚杆，间距1500m，排距600mm；另外，还需在充填体采空区侧架设长度不超过6m的两道走向梁，走向梁间距600mm，采用金属铰接顶梁加单体液压支柱，支柱初撑力应不低于90KN。3.3.6 实施效果11307工作面皮带顺槽沿空留巷成功，减少掘进一条巷道，实现无煤柱开采，缓解回采接续紧张的矛盾。具体留巷效果如图：4. 该项目与当前同类研究、同类技术的综合比较沿空留巷技术自20世纪50年代在我国开始使用以来，一直是我国煤炭开采的重要技术发展方向。到目前为止，我国在沿空留巷理论与技术研究方面做了大量的工作，在条件较好的薄及中厚煤层采煤工作面的沿空留巷技术已日趋完善，巷旁支护、巷内支护、加强支护及煤帮加固技术已趋成熟，但在条件困难的中厚煤层或厚煤层较大断面巷道中，特别是推进速度较快的综采工作面采用沿空留巷技术仍存在着一些技术难题，使得一些矿井在应用沿空留巷技术时没有取得预期的效果，甚至留巷失败。王楼煤矿的袋-网-锚矸石墙的沿空留巷技术方案，克服了上述的存在存在问题，结合有利条件进行充填料的全机械化运输，大大的降低了人员的劳动强度，同时节约了成本，增加经济效益。5.经济效益（1）留巷成本：沿空留巷材料成本为： 3234.09元/m，其中运输环节折合成本为675 元/m，人工成本为2546元/m，加强支护成本为660元/m。沿空留巷段内支护材料折合留巷成本每420元/m，综合留巷成本合计为：3234.09+2546+62.26+722.26+420=6922.35元/m。（2）留巷效益：节约掘进成本约3075.4元/m，两工作面之间3.5m煤柱将以回采形式采出，收入为7288.85元/m，省去皮带头基础设施施工，折合留巷效益725.73元/m。沿空留巷经济效益为：3075.4+7288.85+725.73=11089.98元/m。（3）留巷利润：以留巷长度265m计算，综合留巷利润为：265（11089.98-6922.35）=11044