181-无煤柱开采技术在徐庄生建煤矿的应用

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DOI:10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2011.02.013第16卷第2期(总第99期)煤矿开采Vo1.16No.2(SeriesNo.99)2011年4月CoalminingTechnologyApril　2011无煤柱开采技术在徐庄生建煤矿的应用梁洪光,沈健,李建中(山东省武所屯生建煤矿,山东滕州277500)[摘要]　无煤柱开采技术是采煤方法的一项重大技术改革,在枣庄地区已获得广泛的使用。论述了徐庄生建煤矿采用沿空留巷的方式进行无煤柱开采技术,总结了该矿经过多年的探索和使用的经验,使该技术日趋完善、成熟。[关键词]　无煤柱开采;沿空留巷;压力;支护[中图分类号]TD823.48　　[文献标识码]B　　[文章编号]1006-6225(2011)02-0035-03ApplicationofNon-pillarMiningTechnologyinXuzhuangColliery采煤工作面推广应用,当前,对沿空留巷的围岩活1概况动规律以及沿空留巷的支架围岩关系已基本了解,1.1矿井概况从而为无煤柱开采沿空留巷的支护创造了有利条山东省徐庄生建煤矿设计生产能力300kt/a,件。根据我国无煤柱开采的实践经验,沿空留巷比2007年核定能力为780kt/a。目前主要开采上石炭沿空掘巷有许多技术优越性,徐庄生建煤矿12下煤统太原组12下煤层和14煤层。通过地质资料分析,层采用沿空留巷的方式布置回采巷道已得到全面推12下煤层赋存稳定,结构简单,厚度平均约1.3m,广使用,经过多年的探索和应用,对该技术已较好煤层倾角2～8°。地掌握和完善,并取得了可观的经济效益。12下煤层直接顶板以泥岩、砂质泥岩为主,平2无煤柱开采沿空留巷方案均厚度4.43m,粉砂岩次之,平均厚度7.29m。基本顶以粉砂岩和细砂岩为主,其次为中砂岩,局部沿空留巷的支护方式分为2大类,一类为被动为砂质泥岩及细粉砂岩互层。顶板泥岩加权平均抗支护方式,另一类为主动支护方式。徐庄生建煤矿压强度42.4MPa,砂质泥岩加权平均抗压强度的被动支护方式选择沿采空区垒矸石充填带;主动59.0MPa。初垮步距20～25m,周期来压步距8～支护方式在掘进期间选择锚网、锚网索+矩形钢10m,属3类直接顶板,Ⅱ级基本顶。顶板处理方带,采煤期间选择工字钢棚和工字钢梁加单体液压法为自然垮落法。支柱2种方式,均采用木料接顶。沿空留巷主要应直接底板以八灰为主,厚度平均2.21m,煤层用在对拉工作面和单面的材料巷。与八灰之间,常具一层泥岩,厚度0.02～0.40m,2.1掘进期间留巷方案及支护方式平均0.18m。底板八灰平均抗压强度145.6MPa。根据该矿巷道顶底板的移近量、两帮的移近1.2无煤柱开采状况量、破坏程度等情况,设计沿空留巷的掘进巷道为无煤柱开采技术是采煤方法的一项重大技术改矩形断面。革,自20世纪50年代,在国外就开始无煤柱开采(1)对拉工作面(面长约180m)材料巷沿空试验和应用,提高了煤炭采出率,增加了生产的连留巷巷道规格为2.2m×2.2m(宽×高),预留续性,改善了巷道维护,降低掘进率,对避免因煤0.2m的变形空间。支护方式顶板为锚网+矩形钢柱和丢煤等引起的井下灾害有明显的效果。随着无带支护,两帮为锚网支护,该巷道作为下一工作面煤柱开采技术的应用和发展,使采区巷道的布置等的材料巷使用。见图1。诸多方面产生了相应的变化。(2)单面(面长约150m)材料巷沿空留巷沿空留巷是无煤柱开采普遍使用的一种护巷方巷道规格为3.6m×2.6m(宽×高),预留0.4m变式。我国的沿空留巷技术主要在条件较好地薄煤层形空间。顶板为锚网索支护,两帮为锚网支护,该[收稿日期]2010-06-08[作者简介]梁洪光(1968-),男,山东邹平人,高级工程师,总工程师,一直从事煤矿生产技术管理工作。35 总第99期煤矿开采2011年第2期巷道作为下一工作面的运输巷使用。见图2。间该巷道作为202工作面的运输巷和进风巷。由于该采区采用综掘机掘进,要求该巷道断面较大,净宽不低于3.2m,增加了沿空留巷的难度。原来的工字钢架棚支护已不能满足该巷道的支护要求,经过反复论证,将工字钢棚腿更换为3排单体液压支柱,采用单体液压支柱与工字钢联合架棚的支护方式,单体液压支柱型号为DW31-180/100X。排距1.0m,棚距0.8m,棚梁长3.0m,棚上方采用木料接顶,单体液压支柱压力不小于6.4MPa(50kN)。2.3支护材料和支护参数2.3.1顶板支护图1对拉面沿空留巷对拉工作面材料巷沿空留巷采用锚网+矩形钢带支护。锚杆为无纵筋高强度螺纹钢树脂锚杆,规格为16mm×1800mm,每排5根,间排距800mm×800mm,采用K2350型树脂锚固剂锚固,锚固力不小于50kN,锚杆外露长度为15～50mm。锚杆托盘为高强度拱形,规格为125mm×125mm×10mm(长×宽×厚),由钢板压制而成。网采用金属菱形网,丝径4.0mm,网格80mm×80mm,图2单面沿空留巷网片规格为3600mm×1000mm(长×宽)。钢带采用8-14mm的钢筋焊接而成,钢带规格为2.2采煤期间支护方式2200mm×50mm(长×宽),用锚杆托盘固定,钢2.2.1被动支护带不得翘起,并垂直巷道中心线布置。该矿的被动支护方式选择垒矸石充填带的方单面材料巷沿空留巷采用锚网索支护。锚杆式,自切眼起,沿采空区随推采方向垒砌矸石充填为高强度螺纹钢树脂锚杆,规格为18mm×带,宽4.0m。要求:矸石带要筑成上下一样宽,1800mm,每排5根,间排距900mm×900mm。采中间填满接实,要垒成直线,大块矸石在外,小块用K2350型树脂锚固剂锚固,锚固力不小于50kN。矸石在内,矸石带必须砌接到顶,顶板和垛墙的缝采用金属菱形网,网片规格3800mm×1000mm隙应用石块塞紧,使之有足够的支撑力。(长×宽),网格100mm×100mm。锚索规格为2.2.2主动支护15.24mm×5000mm,三花眼布置,排距2.7m。(1)对拉工作面材料巷沿空留巷101上材料2.3.2两帮支护巷作为101工作面和102工作面共用的一条材料对拉工作面材料巷沿空留巷两帮采用的锚杆巷,兼有运送材料和回风2种功用,服务于2个工和顶部的规格相同,两帮各布置2排,间排距作面,服务年限为2～3a,掘进期间只采用锚网+800mm×900mm。两帮网使用双抗网,型号为JD-矩形钢带支护,由于该巷道在沿空留巷期间必然要PP30MS40mm×40mm,规格3000mm×1800mm经历一次动压影响,为满足接续工作面(102工作(长×宽)。网要压茬连接,搭接长度不小于面)的回采要求,在该巷道内采用工字钢架棚支100mm,相邻两块网之间要用12～14号双股铁丝护,超前回采工作面40m架棚,棚距0.8m,棚梁连接。长2.0m,棚腿长1.8m,棚上方采用木料接顶。同单面材料巷沿空留巷两帮采用玻璃钢锚杆,时超前支护支设的一排单体液压支柱拖后回采工作规格为20mm×2000mm,两帮各布置3排,间排面40m,待留巷顶板压力稳定后回撤。距900mm×900mm。两帮网使用双抗网,规格为(2)单面材料巷沿空留巷在单面回采条件2700mm×1500mm(长×宽)。型号和铺网要求与下,201材料巷(轨道巷)作为201工作面和202对拉工作面材料巷沿空留巷相同。工作面之间共用的巷道,201工作面回采期间作为2.4施工工艺201工作面的材料巷和回风巷,202工作面回采期采用MQT型风动锚杆钻机打顶板锚杆眼,36 梁洪光等:无煤柱开采技术在徐庄生建煤矿的应用2011年第2期ZMS型风煤钻打两帮锚杆眼,采用K2350型树脂时还发现,巷道位移超前明显范围为10m左右,锚固剂手工锚固。用XRB2B(A)型乳化泵为单超前10m以远处,巷道表面位移很小。面沿空留巷回采期间架棚使用的单体液压支柱提供3.3巷道顶板离层监测与分析液压动力。在101工作面上材料巷中每隔20m设置1个顶板离层仪。由于直接顶厚度为4.43m,为了监测3沿空留巷矿压显现规律监测与分析直接顶与基本顶界面离层情况,设置深基点5m,未经采动的岩体内应力处于平衡状态。工作面浅基点3m。回采时,打破了岩石原有应力分布状态,从而使开通过监测发现,顶板离层主要发生在直接顶和采空间处于高应力状态,随着采空范围的增大,上基本顶之间、直接顶内部2个位置,当超前工作面覆岩层产生变形挠曲直至破坏冒落后,岩体内的应20m以远,直接顶与基本顶之间有微弱离层;在超力将重新分布,并不断趋于新的平衡状态。回采工前工作面20m范围内时,不仅直接顶与基本顶之作面支承压力常以其分布的范围、形式和峰值的大间离层程度增强,且直接顶内部也将产生离层。小表示其特征。采煤工作面煤壁前方形成的支承压3.4监测结果分析力随着工作面的推进而不断向前移动,其峰值的位综合监测结果,沿空留巷能够满足下一工作面置可深入煤体内2～10m,其影响范围可达工作面回采的需要,同时结合现场监测情况,采取了一些前方90～100m。回采工作面周围支承压力分布如加强和调整措施,如在个别顶板压力较大的范围加图3所示。密工字钢棚,并采取卧底的方式使留巷高度符合要求等,使该技术的使用日趋成熟。4无煤柱开采沿空留巷效果分析4.1技术上具有很大的优越性(1)沿空留巷可以取消工作面区段煤柱,有效地提高资源采出率。(2)沿空留巷可以大幅度地降低掘进率,缩短采区、工作面接续准备时间。图3回采工作面周围支承压力分布(3)通过监测,可以基本掌握沿空留巷巷道为了确定上覆岩层运动对沿空留巷巷道变形与的受力状况,巷道的维护维修较为安全与简单。破坏的影响,进行现场监测与分析。4.2经济效益显著3.1单体液压支柱载荷监测与分析近10年来,徐庄生建煤矿通过无煤柱开采技在101工作面上材料巷中对工作面超前支护的术的应用,减少巷道掘进约6400m,多回收煤炭单体液压支柱每隔2m设1测点,共设点10个,(煤柱)约75kt,增加经济效益达2500万元。其对超前支护20m范围内进行监测,并随工作面推中减少掘进费用约300万元,回收煤炭(煤柱)进依次增补前移测点。效益约2200万元。同时沿空留巷所用支护材料可通过监测发现,随着工作面的推进,单体液压回收后重复利用,工字钢100%回收,木料回收支柱载荷也呈周期性变化,反映了随工作面推进直80%,进一步降低了生产成本。接顶周期垮落及超前支护压力集中区情况。5结论3.2围岩表面位移监测与分析在101工作面上材料巷中每隔5m设置1个表无煤柱开采沿空留巷技术具有掘进率低、采出面位移测站,用于监测顶底板相对移近量、两帮相率高等优点,在徐庄生建煤矿使用效果良好,对条对移近量,监测范围30m,共设6个测点,并随工件适宜的矿井有一定的推广价值。作面推进依次增补前移测点。[参考文献]通过监测发现,当处于顶板来压期间,超前巷道内顶底板相对移近量平均达35mm,两帮累计移[1]张荣立,何国伟,李铎,等.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社,2003.近量35mm;而非来压期间,超前巷道内顶底板相[责任编辑:周景林]对移近量平均20mm,两帮累计移近量10mm。同37