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沿空留巷技术在榆家梁煤矿43308 工作面的应用

2013-08-24高士岗

中国煤炭工业 2013年9期
关键词:端头柔性巷道

文/高士岗

中国神华神东煤炭集团榆家梁煤矿共开采52#、42#、43#等3个煤层,每个煤层为独立生产系统。43煤层43308工作面推进长度为2147.4m,工作面宽度为 300.6m,煤层厚度 1.7~2.08m,平均厚度 1.87m,容重 1.3t/m3,倾角 1°~3°,变异系数 5.2%,可采性指数 1,结构简单,属于稳定煤层。为缓解采掘接替紧张局面,降低掘进成本,提高煤炭回采率,榆家梁煤矿2013年年初在43308工作面应用沿空留巷技术,从根本上促进了煤矿安全高效生产。

一、43308工作面概况

43308工作面位于榆家梁井田中南部范家沟和斗峁沟村。工作面井下北部为43煤辅运、胶运和回风大巷,西侧为43308回采工作面,东侧为43309准备工作面,南侧为井田边界,上部13~17m是42208工作面采空塌陷区。43308工作面对应地面标高为1217.2~1337.1m,煤层底板标高为1181.2~1194.5m。

二、巷道布置及支护设计

1.沿空留巷长度及留巷断面

从43308工作面切眼推采174.65m至41联巷开始留巷,截至43308回撤通道,留巷全长1980m。原巷道宽度5.5m,留巷宽度4.5m,高度2.1m。保留下来的巷道作为43309工作面的回风顺槽,回采43309工作面前增加43309工作面的液压支架,以回收43308运顺与43309回顺之间的煤柱。

2.顺槽超前工作面补强支护

因沿空留巷矿压显现较大,原有支护强度较低,因此,需要进行超前补强支护。

(1)43308运顺原巷支护。锚索:Φ15.24×5000mm,间距3.0m,排距3m,每排2根;巷道支护均采用Φ16×1800mm一次性紧固锚杆,托盘选用120×120×8mm的碟形钢板托盘,树脂锚固剂采用Φ23×400mm树脂药卷,钢筋网片:Φ6.5×1200×5200mm。43308运顺支护断面见图1。

(2)44308 运顺超前补强支护。锚索:Φ22×6500mm,间距2.1m,排距1.5m,每排 3根,托盘选用300×300×12mm钢板托盘,锚固长度取2m,采用两节Z2370,一节CK2650树脂锚固剂,锚固强度不小于520KN。43308运顺锚索补强支护断面见图2。

3.44308顺槽滞后补强支护

在沿空留巷过程中,受剧烈采动影响的仅是工作面前后方的某一地段,且随着工作面推采,采动影响逐渐减弱。因此,整条巷道无需全部按照对抗剧烈采动影响的支护要求进行支护,仅需要进行临时超前与滞后支护。

鉴于43308工作面运顺不受老顶初次来压影响,处于周期来压范围,根据矿井实际情况和工程经验,对43308工作面运顺滞后补强支护采用DW2.2外注式单体液压支柱配4mπ型钢梁“一梁四柱”支护方式,棚距1m,先期滞后工作面支护距离100m,并随着矿压的具体显现情况,选择合适的滞后支护长度,防止回采过程中矿压显现对预留巷道的破坏。(见图3、图4)

4.巷旁支护

在43308工作面运顺正帮侧浇筑一道密闭连续的柔模泵注混凝土墙体,混凝土墙宽1m,高2.1~2.4m。每一条柔模长度为3m(部分制作2m),厚度1m。

三、柔模泵注混凝土设计及与回采工艺之间的衔接

创新使用柔模泵注混凝土设计,需在保证流动性的同时加大水泥的用量。柔模泵注混凝土设计与普通混凝土设计相比,一是砂率要比普通混凝土大,通常情况下为45%~50%;二是石子的最大粒径要与输送管的直径和柔模厚度相适应,通常采用5~16mm的最大粒径;三是搅拌的混凝土水灰比适宜采取0.5~0.6的比例;四是坍落度宜为180~200mm。

1.柔性模板规格

柔性模板的尺寸必须结合巷道断面大小及施工条件综合考虑。混凝土支护体浇注与原煤层赋存位置,考虑到施工误差以及柔性模板的接顶富余量等因素,最终选择柔性模板高度为2.4m;考虑到施工进度和水平等相关条件,选择每一模长度为3m(部分制作2m),厚度为 1m。 柔模规格(长×厚×高)为 3m×1m×2.4m,在模板立面与侧翼持平位置缝制混凝土泵注口,泵注口直径为250mm,即泵注口上边缘距柔性模板顶部400mm,泵注口内外层长度不小于400mm。

2.泵注混凝土与回采工艺之间的衔接

(1)1#和2#端头支架顶部分别插入2根11号工字钢,长度6m,避免锚索被支架顶梁压坏,巷内端头支架尽量避免带压移架,尽量避免揉压破坏顶板原有锚网支护。

(2)严格控制1#端头支架所在位置,保证端头支架与副帮煤壁间距离不小于0.7m,以便施工人员通行。工作面每向前推进一刀时,机头端头支护工在4#支架尾部打设2颗木点柱,排距0.8m,并在两颗木点柱间打设一根单体液压支柱进行支护,在挂设柔性模板前将单体液压支柱回收。

(3)在确保顺槽滞后补强支护完好的情况下,人员方可支设浇筑空间临时支护及架棚滞后支护,支设时必须四人作业,一人观察顶板,另外三人配合上钢梁。

(4)在43308运顺端头支架后沿工作面推进方向挂设柔性模板,并靠采空区侧采用木点柱支护固定,木点柱直径200mm,中对中间距800mm,木点柱靠采空区侧挂网挡矸,外侧用单体支柱固定柔性模板。

四、经济与社会效益

榆家梁煤矿43308工作面通过应用沿空留巷技术,可回采两巷道之间的煤柱煤量77200吨,可增加经济收入952.47万元左右。该技术合理开发了煤炭资源,提高了煤炭回收率,改善了巷道维护,减少了巷道掘进量,对矿井可持续健康发展具有重要意义。

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