泵注混凝土沿空留巷技术的实践和应用.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 3 年第2 期 总第1 1 3 期 泵注混凝土沿空留巷技术的实践和应用 李光辉 。 李书国 ( 山东丰源远航煤业有限公司 赵坡煤矿， 山东滕州 2 7 7 5 1 8) 摘要传统留煤垛沿空留巷的方式已不能适应综采工艺的要求，赵坡矿在 1 4 3 1 1 薄 煤层综采工作面采用浇灌混凝土连续墙 沿空留巷的方法， 既提 高了煤炭回收率 ， 又满足 了下 一 个综采工作面安全生产的要求， 为具有类似条件矿井的推广应用积累了宝贵经验。 关键词 泵注； 混凝土； 沿空留巷 ；实践 ； 应用 中图分类号 ： T D 8 2 2 1 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 0 7 9 7 ( 2 0 1 3) 0 2 0 0 0 3 0 4 为实现高产高效现代化矿井的目标 ，赵坡矿率 先在 l 4煤采用薄煤层综采工艺 ， 成功后推广应用矿 井其它薄煤层采煤工作面。而制约薄煤层综采工作 面均衡 、 协调 、 长期稳定生产 的重要因素之一是巷道 的沿空 留巷方式 。传 统的薄煤层炮采工作面采用留 煤垛沿空留巷的方式已不能适应综采工艺的要求 ， 必须采取新的沿空 留巷方式。 因此 ， 必须根据煤层的 地质条件 ，必须改变传统 的留煤垛护巷沿空 留巷的 方式 ， 以适应薄煤层采煤工作面综采工艺的要求。 赵坡煤矿 1 4 3 1 1 工作面位于该矿 1 2 3 采区， 开 采 1 4煤层 。 1 4层煤赋存较稳定 ，煤层厚度 0 6 0 1 2 0 m， 平均厚度 0 7 8 m， 属典型的薄煤层 。该工作 面 范围内煤层走向由 N E S W， 倾向 N W， 倾角 2 0 。 一 1 1 0 。， 平均倾角 6 0 。左右。 该煤层为气煤， 以亮 煤为主， 有玻璃光泽， 硬度 f = 2 。 1 留巷方式概 述 泵注混凝土连续墙 的沿空 留巷方式 。 根据多方考查论证 ， 1 4 3 1 1薄煤层综采工作面 采用浇灌混凝土连续墙沿空 留巷的方法能够适应综 采工作面的要求。1 4 3 1 1 工作面沿空留巷的特点： 在 工作面运输巷沿空留巷，在运输巷工作面老塘侧采 用工字钢配合单体液压支柱进行维护 ，在刮板输送 机机头处 3米范 围内液压支架老塘侧采用金属铰接 会和环境效益 。 目前 ，兖矿集团 已经由本土型企业发展成为 国 际知名 的跨 国公 司，成为我 国唯一一家拥有境 内外 四地上市平台的煤炭企业 ，在 国际资本市场和能源 产业界具有较大影 响。获得澳洲煤炭资源 6 2 5亿 t 、 铝土资源 2 4万平方公里 7 0 勘探及 开采权 益 ， 加 拿大钾矿资源 3 9 7 亿 t 。 兖煤澳洲公司成为澳大利亚 最大的独立煤炭上市公司。 被商务部评为全国“ 走出 去” 先进企业。荣获国家创新型企业、 国家技术创新 示范企业 、 全国企事业知识产权示范单位 、 首届低碳 中国突出贡献企业 、 中华环境友好煤炭企业 、 首届低 碳 中国突出贡献企业 、 中国环境保护示范单位 、 中国 节能减排十大功勋企业、 中国绿色能源企业 5 O 佳等 荣誉称号 。 所属济三煤矿 、 兴隆庄煤矿被命名为全国 首批国家级绿色矿山试点单位。 兖矿集 团承担着振兴民族企业 、保 障国家能源 安全的重任 。我们将继续探索实施 、 努力完善 “ 三链 六化 ” 发展模式 ， 积极助力美丽 中国建设 ， 遵循绿色 发展 、 低碳发展 、 循环发展方 向， 为煤炭工业进步 、 国 民经济发展做出新的更大贡献。 作者简介： 王信 ( 1 9 5 8 一) 。 男， 山 东省 菏 泽人 ， 工 学博 士 ， 工程 技 术 应用研究员，长期从 事煤炭安全高效开采和 洁净利用技术 与工程管理方面的研 究， 现任兖矿集团董事长。 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 3 4 7 ) Ya n c o n Gr o u p Th r e e Ch a i n s S i x Tr e n d s ”d e v e l o p me n t p a t t e r n f o r i n t e r n a t i o n a l e ne r g y e n t e r pr i s e W a n gXi n ( Y a n e o n G r o u p C o ， L t d ， Z o u c h e n g ， S h a n d o n g 2 7 3 5 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e” T h r e e Ch a i n s S i x T r e n d s d e v e l o p me n t p a t t e rn o f Ya n e o n Gr o u p f o r i n t e rna t i o n al e n e r g y e n t e r p r i s e wi t h t h e c h a r a c t e s t i c s o f a u t 0 ma t i o n ， i n f 0 m a t i z a t i ( m， i n t e n s i f i c a t i o n ， c y c l e ， g r e e n ， a n d l o w c a r b o n Ba s i n g o n t h i s d e v e l o p me n t p a t t e rn ， Ya n c 0 n Gmu D h a s d e v e l o p e d t h e c o r e t e c h n i c al c h a i n ， e x t e n d e d t h e c o a l i n d u s t r y c h a i n ， e n h a n c e d t h e o v e r a l l v a l u e c h a i n ， a n d i n i t i a l l y a c h i e v e d t h e g o a l o f b u i l d i n g the i n t e rn a t i o n a l e n e r g y g r o u p wi th s t r o n g c o r e c o mp e t i t i v e n e s s Ke v wO r d s ：Y a n c o n G r o u p ； e n e r gy gro u p ； T h r e e C h a i n s S i x T r e n d s ； d e v e l o p me n t p a t t e r n 煤矿 现代化 2 0 1 3 年第2 期 总第1 1 3 期 l。 I 图 4 沿空留巷顶板支护示意图 单位： m m 为防止切顶 前顶 板压力 对柔 性模 板混 凝土破 坏， 必须增加点柱临时支护， 点柱间距 5 0 0 m m ， 每排 2根， 混凝土在 7天后达到设计强度的 7 5 ， 7天后 混凝土墙附近原工作面机头处的单体液压支柱方可 进行 回撤 ；混凝度在 2 8天后达到 1 0 0 强度 ， 2 8天 后方可回撤运输巷内混凝土墙范围内的单体液压支 柱 。支护方式如图 5所示。 圉 图 5 沿空留巷临时支护示意图 3施工 工艺 3 1 混凝土配比参数 混凝土是近几年新兴 的巷旁充填材料 ，主要原 因是混凝土优 良的力学性能 、简单 的施工工艺及低 廉 的成本。 为了保证施工速度 ，尽量避免充填对生产造成 干扰 ， 混凝土采用远距离拌合及管道输送 。为此 ， 充 填混凝土采用高性能的流态混凝土 。 为了满足远距离输送要求，采用煤矿用混凝土 输送泵进行管道输送 ， 为了达到管送 目的， 必须保证 具有非常良好的流动性能 ，使混凝土能顺利流过输 送管道 ， 混凝土不离析 、 不阻塞， 并具有粘滞性能和 混凝土与管壁间摩擦阻力小等特点。这需要通过添 加各种外加剂来保证混凝 土的这些性能 。 混凝土强度等级确定为 C 2 5 ，要求强度保证率 为 9 5 ， 坍落度 1 8 e m。 外加剂主要又泵送剂和缓凝型剂组成。 3 2 砂浆配比 在井下施工条件有特殊要求的情况下，也可以 采用砂浆做为充填材料 。 通过实验 ，每立方米砂浆材料配 比参数如下能 达到设计强度要求： ( 1 ) 4 2 5 #水泥 ： 3 6 0 k g ； ( 2 ) 粉煤灰： 1 0 8 k g ； ( 3 ) 中砂 ： 1 3 3 2 k g ； ( 4 ) 外加剂 ： 1 8 k g ； ( 5 ) 水 ： 3 2 4 k g ； 水 ： 干料 0 1 8 。砂浆容重约 2 1 0 0 k m， 3 3 充填模板 柔性模板泵注混凝土支护技术是一种新型沿空 留巷支护技术。 随着采煤工作面 的推进， 紧跟 回采工 作面， 在工作面端头支护效应消失前， 在单体支柱的 掩护和支撑下， 在巷旁支护的外侧用锚杆或点柱将 柔性模板 固定， 将可调节凝固时间 、 调节强度的 自密 实混凝土泵人柔性模板， 在回采工作面后方采空区 与巷道之间形成一道密闭混凝土连续墙， 与原有巷 内支护及临时支护形成一个整体， 共同承担采动及 其它压力， 保护巷道稳定， 隔绝瓦斯及有害气体。 柔性模板由柔性模板布加工而成。根据工作面 推 进 度 为 3 6 m d ，设 计 柔 性 模 板 尺 寸 为 ： 1 8 0 0 1 5 0 01 3 0 0 mm。如 图 6 、 图 7 所示 。 o_ _ 一 图 6 柔性模板 正视图单位 ： m m 固定套警 一 一同定套管 图 7 柔性模板侧视图 单位 ： m m 3 4 混凝土泵的安装位置及管路布设 5 煤矿现代化 2 0 1 3 年第2 期 总第1 1 3 期 混凝 土泵 安设在 1 4 3 1 1运 输巷 联络 巷 风 门外 侧 ，管路 采 用 1 0 0 A4 m B1 5型管 路 ，管 路 直 径 1 0 0 mm， 管路长度 3 m， 壁厚 1 5 e m。管路最长水平距 离 7 5 1 m， 最大高差 7 8 8 m， 平均坡度 6 。下 山。 混凝土泵 工作流程：水泥 、沙子等一 胶带输送 机一搅拌机一混凝土加压泵一管路一沿空留巷浇灌 地 点。 表 3 煤矿用混凝土泵 HB MD 一 2 0 1 8 9 0 S技术参数表 3 5 工艺要求 ( 1 ) 浇灌前在采空 区边缘设计位 置支设 柔性模 板 ， 用单体液压支柱密集挡严 。 ( 2 ) 计算 当班充填体积， 确定充填所需材料数量。 ( 3 ) 充填体材料利用人工上料 、 手动控制进水 、 机械拌料。要求进水管安装压力表， 保证水压均衡， 水量合适。 ( 4) 将充填材料搅拌均匀后 ， 进入混凝土输送泵。 ( 5 ) 泵送混凝土进入柔性模板内， 完成充填任务。 ( 6 ) 混凝土凝固时间达到2 4 h 后， 及时拆除模版。 ( 7 ) 浇灌混凝土 7天后 ， 回撤该段 混凝土墙范围 内原工作面机头处 的单体液压支柱 。 ( 8 ) 浇灌混凝 土 2 8天后 ， 回撤该段混凝 土墙 范 围内原运输巷 内的单体液压支柱。 ( 9 ) 混凝土墙浇灌后， 要进行洒水养护， 防止其 因干燥而龟裂 ， 养护必须在浇灌后 1 2 h内开始 ， 养护 日期一般为 71 4天 。 ( 1 0 ) 在浇灌混凝 土墙时可以适 当加入回收 的旧 锚杆 、 钢筋等 ， 增加墙的强度。 3 6 泵送混凝土的要求 ( 1 ) 外加剂应按照说明书的要求添加。 ( 2 ) 混凝土泵的安全使用及操作 ， 应严格按照使 用说 明书和其它有关规定 。混凝土泵操作人员须经 专门培训合格后方可上岗。 ( 3 ) 泵送混凝土前必须先经送水检查 ， 确认混凝 土泵和输送管中无异物后 ，先试送水泥浆或水泥砂 浆再输送混凝土充填 。 ( 4 ) 泵送完毕后， 应将混凝土泵和输送管清洗干 净 。 ( 5 ) 搅拌后的混凝土塌落度为 1 8 e ra左右， 塌落 度 的变化范 围要控制在 1 5 以内。 3 7 施工过程中应注意的问题 ( 1 ) 浇灌连续混凝土墙必须与顶板紧密接触。 ( 2 ) 堵塞的管路必须及时处理 ， 当班搅拌的混凝 6 土必须浇灌完毕， 并用清水冲刷干净管路 、 搅拌机 、 混凝土加压泵。 ( 3 ) 浇灌之前必须清理干净底板 ， 然后将编织袋 子套在模板里边 ， 然后浇灌混凝土 。 ( 4 ) 浇灌过 程 中出现堵 塞 、 出料 过稀 、 过薄等异 常现象时 ， 必须及时发信号停止混凝土加压泵。 ( 5 ) 每一个模板 内的混凝土浇灌满 ， 2 4 h后拆除 模板 。 ( 6 ) 初次浇灌时 ， 混凝土墙 与初采切眼煤壁之 间 要 留出排水孔 ， 以便排水 。 ( 7 ) 开始或停止工作时应与管路末端操 作人员 取得联系， 前端软管的弯曲半径应大于 l m， 操作人 员不准站在管路 出口处 ， 防止砼料 突然喷出伤人 。 4总结 通过 l 4 3 1 1薄煤层综采工作 面运输巷采用浇灌 混凝土连续墙沿空留巷效果来看 ，沿空 留巷后的巷 道仅出现巷道另一帮片帮， 局部底板鼓起， 整体维修 量不大 ，基本上能够满足下一个综采工作面生产的 要求 。 通过 1 4 3 1 1工作 面运输巷采用浇灌混凝土连续 墙沿空 留巷 的实践 和应用 ， 其一 ： 技术上可行 、 经济 上合理 、 安全上可靠 ； 其二 ： 沿空留巷新方法 、 新技术 解决 了赵坡煤矿其它薄煤层综采工作面沿空留巷 的 技术难题 ； 第三 ： 沿空 留巷 的成功 ， 下一个工作面开 采时少掘进一条巷道 ， 降低 了矿井掘进率 ， 降低 了掘 进工程量， 提高了矿井经济效益， 同时也解决了矿井 采掘失调问题 。 参 考文献 ： 1 徐永圻 煤矿开采学 中国矿业大学出版社， 2 0 0 9年版 【 2 张 荣立 采矿设计 手册 煤炭工业 出版社 ， 2 0 1 0年 3月版 【 3 】 张誉 混凝土结构基本原理 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 0 年 版 【 4 】潘立友 ， 等 采场支架围岩关系及应用 中国矿业大学出版 社 2 0 0 8年 5月版 【 5 】公茂泉 煤矿安全技术操作规程煤炭工业出版社 ， 2 0 0 3 年 2月版 作者简介 ： 李光辉， 1 9 7 2年出生，河南省巩义市人 ，大学本科学历， 1 9 9 7年毕业于河北建筑科技学院采矿工程专业、 工程师、 全国 注册安全工程师，现供职于山东丰源远航煤业有限公司赵坡 煤矿。 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 0 1 5 )