星村煤矿105面沿空送巷顺槽开采关键技术研究论证报告.doc

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1、XCK-01星村煤矿105顺槽沿空送巷开采关键技术研究论证报告大统矿业有限公司星村煤矿山东科技大学2006年1月20日17前言山东省兖州煤田星村井田是兖州市大统矿业有限公司煤炭开发的后备基地，位于兖州市以东曲阜市西南，属曲阜市管辖。矿井设计生产能力45万t/a，井筒装备按120万t/a考虑。目前井底车场已基本形成，首采面103面已形成，开始回采。由于矿井埋深达900m以上，属深部冲击地压矿井，在103工作面顺槽施工中多次出现煤炮现象，呈现出明显的冲击地压征兆。105工作面为第二个采煤面，该面上顺

2、槽位于F60断层附近（F60：正断层，倾向西，倾角31°～50°，落差5～105m，区内延展长1800m），下顺槽与103面相邻。如何开拓下顺槽，是留大煤柱还是小煤柱沿空送巷？一直是矿上研究的重点。如果留大煤柱开采，煤炭资源浪费严重；小煤柱沿空送巷又面临着冲击地压、顺槽支护、采空区防灭火等一系列问题。为减小煤炭资源浪费，接受深部矿井冲击地压大、造成顺槽巷道破坏的教训，拟实施方案论证，研究105面开采关键技术，解决105面下顺槽冲击地压、采空区防灭火及顺槽支护等一系列问题。大统矿业公司领导高度重视

3、，邀请有关专家专题论证。专家们认为，星村矿井属深井开采，褶曲发育、断层多（达126条，落差大于100m的9条，落差50～100m的10条，落差20～50m的30条，落差10～20m的30条，落差小于10m的47条）。因此星村地质构造复杂，冲击地压大，围岩多属不稳定或极不稳定类型，这必将给施工及巷道的支护带来很大困难。为改变传统习惯，山东科技大学计划与星村煤矿合作共同研究这一课题。研究的总原则：安全可靠、实施简便、经济合理。新汶矿业集团领导高度重视，多次邀请有关专家专题论证。专家们认为，龙固矿井属

4、深井开采，位处巨野煤田中南部，含水层多，煤层顶板多为泥岩，褶曲发育、断层多（达58条以上），仅落差大于50m以上断层约20条。因此龙固地质构造复杂，加上水的影响，围岩多属不稳定或极不稳定类型，这必将给施工及巷道的支护带来很大困难。为改变传统习惯，即“巷道坏了修，修了再坏，坏了再修”这种不当做法，企业领导及工程技术人员提出，在不良地层施工中实行施工支护预案机制。这是一个创新，在国内煤矿建设中再次开了一个很好的先例。其优点在于采用这一机制，即施工中一旦发现地质环境发生变化及时研究、尽快实施预案，防止

5、巷道出现严重变形或破坏，从而大幅度减少巷道返工及维修量，减少事故对建井工期的影响，降低基本建设投资。山东科技大学矿山工程课题组计划与龙固矿筹建处、设计院合作共同研究这一课题。17《105顺槽沿空送巷开采关键技术研究》论证报告一、课题研究的意义星村矿3煤层埋深较大，为800~900m，煤层顶板中存在坚硬中砂岩，岩层厚度为25-30m，厚度较大的顶板坚硬岩层具有发生冲击地压的应力和能量条件。工作面内存在2条大的断层，属于构造区域，同时由于开采深度超过冲击地压的临界深度，发生复合型冲击地压的可能性较大

6、；根据类似矿井高应力异常区域发生冲击地压的开采环境分析，该区域具有发生冲击地压的可能；深部构造区域，煤层埋深800~900m，煤层赋存变化较大，断层较多，小构造发育，具有发生复合型冲击地压的应力条件。因此从相邻矿已发生冲击地压的煤层条件和星村矿3煤层的地质开采条件分析可知，局部区域存在发生冲击地压的条件，对3煤层进行冲击地压预测与防治、顺槽支护结构形式研究、采空区防灭火研究十分必要。该项目的实施，对星村矿实现安全、高效开采具有重大社会和经济意义。二、沿空顺槽巷道位置的确定及小煤柱留设由于上区段工

7、作面推进过程中顶板运动的影响及上覆岩层支承压力的变化，造成工作面两侧煤体及煤层顶板支承压力的变化。因此，沿空顺槽掘进的时间和位置决定了其巷道围岩应力的分布及围岩支护成功的难易程度。（一）沿空顺槽巷道掘进的最佳时间根据以往巷道矿压理论的研究可以确定，下区段采场顶板老顶触矸稳定后沿空顺槽掘进的最佳时间。由下区段采场两侧煤体受采动影响的变化过程（图1）可以看出，煤体在上区段采场工作面回采过程中，由弹性压缩状态进入塑性破坏状态，煤体产生较大变形量，如果在煤体弹性压缩阶段掘进巷道，则容易造成巷道产生变形破

8、坏，不利于巷道维护。而上区段采场老顶触矸后，煤体变形基本稳定，此时掘进巷道，则巷道不易变形破坏，易于维护。17图1采场两侧煤体随上区段工作面回采影响的过程a－上区段采场老顶处于相对稳定阶段；b－上区段采场顶板岩层显著运动阶段；c－上区段采场顶板岩层稳定阶段；d－煤体压力叠加阶段（二）沿空顺槽掘进的最佳位置在存在内应力场的条件下，可能的送巷位置有4种（图2）：在内应力场中沿空送巷（位置1、位置2），在外应力场中的煤柱护巷（位置3），在原岩应力区的大煤柱护巷（位置4）。首先由煤体上方支承压力分布规律