基于柔模泵注混凝土支护沿空留巷支护技术应用与研究

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1、基于柔模泵注混凝土支护沿空留巷支护技术应用与研究摘要：冀中能源峰峰集团有限公司经过近一个世纪的开采，可开采煤炭资源匮乏，该集团公司应用沿空留巷技术，在回采过程中保留一条巷道用做下一个工作面的回采巷道，该技术的应用增加了矿井的可采储量，缓解了采掘接替紧张局面。关键词：无煤柱；沿空留巷；柔模；支护中图分类号：TV331文献标识码：A1、概述无煤柱开采是合理开发煤炭资源与改善巷道维护减少巷道掘进量，有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效果的一项先进的地下开采技术。推行无煤柱开采，不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实意义，而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标，增产、增

2、盈减亏的主要途径之一。6根据我国的实践经验和当前的技术水平，目前推行的无煤柱开采护巷分为沿空留巷、沿空掘巷、跨采和预采无煤柱护巷以及在采空区内形成巷道四种方式，其中沿空留巷这种无煤柱护巷方式在技术和经济上有许多优越性，因而对于条件适合的矿井都应当优先采用，并尽可能扩大沿空留巷的应用范围。沿空留巷的基本方式是当上区段工作面采过后，将上工作面的运输机巷用专门的支护材料进行维护，使此保留下来的巷道作为下区段工作面工作面的回风巷，这样一条巷道可以得到两次利用。冀中能源峰峰集团公司在羊东矿8463工作面上下顺槽成功实施沿空留巷技术工艺，保留巷道1600米，取得了显著的经济和社会效益。2、应用地点概况羊东

3、煤矿8463工作面煤层为石炭系太原组野青煤（4号煤），水平名称为-620，工作面标高为-538.9～-625.5m，煤层厚度为0.95～1.30m，平均厚度为1.13m，走向为N8o～32oE，倾角为2o～18o，平均10o。工作面煤层结构简单，煤层中含夹石和结核，可采指数为1，变异指数为9.7%，为稳定煤层。工作面煤层老顶为页岩，厚度3.2m，岩性特征为深灰色，断口呈贝壳状，无层理；直接顶为石灰岩，厚度1.3m，岩性特征为浅灰色，底部深灰，质地坚硬；直接底为中粒砂岩，厚度4.8m，岩性特征为浅灰色，含石英、长石等，中间常含0.2m煤线，有时相变为粉砂岩；老底为细粒粉砂岩，厚度3m，岩性特征为

4、深灰色，呈层状，含白云母薄片。3、柔模泵注混凝土沿空留巷设计方案3.1柔模泵注混凝土支护结构及工艺6支护结构为柔模泵注混凝土支护。混凝土用泵注入预先固定在巷道帮部的纤维柔性模板中。模板采用一次性纤维柔性模板，由双层高强度纤维布缝制而成，模板端部设有向两侧伸出的侧翼，施工时将侧翼缠绕在锚杆上，锚杆由单体液压支柱固定在巷道顶板上。并在柔性模板的顶部及底部进行植筋，使支护的混凝土与巷道顶、底板成为一个整体，共同承受巷道压力。3.2柔模泵注混凝土沿空留巷施工工艺柔模泵注混凝土沿空留巷设计中所需的施工材料如表所示：经泵送混凝土试验，模袋滤水后的混凝土配合比为：对该配合比进行实验室配置混凝土，其抗压强度值

5、与时间的关系为：4、柔模泵注混凝土沿空留巷效益分析4.1每米材料消耗量采用锚杆固定柔性模板，柔模泵注混凝土沿空留巷材料消耗如表所示。柔模泵注混凝土沿空留巷每米材料消耗表计算过程如下：植筋消耗量为2×1=2m；6吊挂柔模所用锚杆1×1.8=1.8m；植筋药卷数量为2×3=6个；丝杆消耗量为1×1=1.2m；混凝土消耗量为1×1.13×1=1.13m3；纤维布消耗量为2×1.5+2×1.5+2×0.8+3.14×0.3×0.3=7.9m2。4.2经济效益分析4.2.1原掘进及沿空留巷成本羊东煤矿的掘进成本为1696元/米，而原沿空留巷成本分别从工字钢、坑木、火工品、编织袋、金属网以及人力方面进行了

6、计算，约为1306元/米。4.2.2柔模泵注混凝土沿空留巷成本柔模泵注混凝土沿空留巷支护费用：柔模泵注混凝土沿空留巷设计每米留巷成本为1123.6元/米。与羊东煤矿的掘进成本为1696元/米相比，每米节约成本572.4元，按现在实际留巷长度1600米来计算，节约成本约91.6万元。4.2.4煤炭回收效益6多回收煤炭效益：野青煤柱宽度17m，煤厚1.13m，容重1.48t/m3，走向1600米，多回收煤炭45489t。大煤煤柱宽度：17+10=27m，煤厚5.8m，容重1.4t/m3，走向1600米，多回收煤炭350784t。合计多回收煤炭45489+350784=396273t，增收：3962

7、73t×500元/t=19813.65万元4.2.5总经济效益总经济效益为：91.6万元+19813.65万元=19905.25亿元4.3社会效益分析羊东煤矿采用柔模泵注混凝土沿空留巷技术，取代原木垛-密集支柱-矸石带混合式沿空留巷技术，不仅取得了可观的经济效益，也取得显著的社会效益。（1）节约资源，减少浪费；采用柔模泵注混凝土沿空留巷技术，与传统的木垛-密集支柱-矸石带混合方式相比，不但节约木材