创新应用沿空造巷开采技术提高煤炭资源采出率

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1、创新应用沿空造巷开采技术提高煤炭资源采出率【收藏本页】【打印】 2009-08-14 来源：中国能源信息网随着矿井的不断延伸，地质条件愈加复杂，研究复杂地质条件下的开采技术愈能有效回收煤炭资源，提高矿井经济效益。新汶矿业集团汶南煤矿在-650m水平由于受顺层滑动影响，地质构造复杂，采煤工作面在推进中常遇落差较大的断层，严重制约着矿井的安全生产和煤炭质量的提高。针对复杂的地质条件，不断探索特殊地质条件下的开采工艺，并在沿空造巷开采工艺实践中取得较为成熟的经验。1问题的提出汶南煤矿主采煤层为十一层煤，煤层倾角平均17°，厚度平均1.80m，

2、采煤工艺为高档普采，顶板管理为全部垮落法，支护方式为单体液压支柱配合铰接顶梁、双抗网，单体柱穿铁鞋。进入深部开采后，地质构造极为复杂，一个走向长度1000m，倾向长度180m左右的工作面，在掘进过程中往往会揭露大小不等的断层30～40条，工作面上、下平巷过断层全岩长度达到几十米，甚至上百米;在采煤工作面正常推进过程中也会揭露上、下巷没有揭露的断层，由于构造断层控制程度差、无上覆煤层开采揭露资料对比，造成在工作面推进过程中有时会突然遇到落差3～10m左右的断层。对落差小于2m的断层，通常采用平推硬过的施工工艺;对落差在2m以上的断层，一般

3、采用重补巷道的方法。后者开采工艺存在的弊端：一是断层附近大量煤炭难以采出，造成大量煤炭资源丢失;二是会大幅度增加掘进工作量，并带来接续上的紧张。为了确保煤炭资源的回收，保证工作面生产连续性，汶南煤矿针对矿井深部地质构造复杂条件下的煤层特点，在生产过程中逐渐摸索出了一套在不同地质条件下的沿空造巷开采技术工艺。2沿空造巷概念沿空造巷就是在一个采煤工作面内，为满足正常采煤工艺的需要，根据工作面的变化，在采煤工作面推采后，控顶区内沿采空区构造一条能满足通风、运输、行人需要的巷道。这是根据现场实际，借鉴沿空留巷原理提出的—种新的采煤施工工艺。沿空

4、造巷与沿空留巷的本质区别在于：沿空留巷是对原来已有的工作面上巷或下巷采取措施，在采煤工作面推过后仍然保留，为下一个工作面服务，所留巷道要承受两次采动影响，为两个工作面服务;而沿空造巷则是在采煤工作面内部，利用推采后的空间沿采空区构造出来的巷道，只为本工作面局部区域开采服务，局部区域开采完毕后立即回撤报废垮落，所造巷道不需要经受次采动影响。此外，沿空留巷的目的在于减少巷道掘进量，改善采掘接替的紧张局面，同时也减少工作面与工作面之间的煤柱损失;而沿空造巷除具有减少巷道掘进量，改善采掘接替的紧张局面的特点外，还能使采煤机械方位、刮板输送机的长

5、度适应煤层构造变化，保持工作面通风、运输、行人畅通，使被断层分隔的煤炭得以回收。3沿空造巷开采技术方案3.1沿空造巷建立的理论基础直接顶四类围岩的破碎顶板工作面支架所受上覆岩层的压力可用下面公式进行测算：T=∑h·L·X·R·cos　α式中：T为破碎顶板作用在支架上的作用力，kN;∑h为直接顶冒落厚度，m;L为巷道平均宽度，m;X为支架间距，m;R为直接顶重力密度，kN/m3;α为煤层倾角，(°)。由上式可以看出，工作面支架所受压力与控顶区的宽度成正比关系，宽度越大所需工作面的支护强度越高。十一层工作面的实际支护强度为362.8kN/m

6、3，通过理论计算，宽度最大为4.2m，根据现场实际需要取3.6m，即可满足通风、运输、行人需要。关于沿空留巷的研究与实践表明，在顶板的3个活动时期中，以过渡期为留巷顶板活动最剧烈也是最危险的时期，沿空留巷顶板岩层控制设计应以该时期充填体所需的支护阻力为基础。对于沿空造巷来说，也同样服从这个规律，因为造巷是建于采空区，与留巷的不同主要是不受二次采动影响，二者在前期的受力状态、运动规律是一样的。根据沿空造巷顶板、围岩运动特征，应用“强化围岩、整体承载、控制巷道断面、允许变形、适当让压”的沿空造巷支护设计指导思想。3.2沿空造巷的支护方法沿空

7、造巷的支护设计包括基本支护、加强支护和巷旁支护3个方面。3.2.1基本支护基本支护是指工作面正常回采过程中的支护，为单体液压支柱配合铰接顶梁、双抗网支护顶板。其支护参数为：工作面单体液压支柱的合理支护强度为362.8kN/m2，支撑能力为Rt=234.03kN/棵，柱鞋直径为0.3m，支护密度不小于1.55棵/m2，实际为1.79棵/m2，工作面最大控顶距选取为3.7m，最小控顶距选取为2.9m。3.2.2加强支护加强支护是为防止贴近断层面采场围岩发生垮落或过大变形对所造巷道段顶板、岩帮进行的支护;加强支护是在采场内安设基本支架后，为提

8、高造巷的稳定性，再进行的加固支护。加强基本支护的参数为：顶锚杆为φ20mm的螺纹钢加工制成，角锚杆倾角为α=60°，锚杆长度l=2.4m，锚杆间距为0.8m，排距为0.75m，顶锚杆配备2卷SS600型树脂