混凝土砌块墙巷旁支护沿空留巷试验.pdf

弛代彳 匕 2 0 1 5 年第6 期 总第1 2 9 期 混凝土砌块墙巷旁支护沿空留巷试验 唐建新 ， 罗 威 ， 丁伟伟 2 ， 张 飞 1 ( 1 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室， 重庆 4 0 0 0 3 0 ； 2 中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 4 0 0 0 3 9 ) 摘要本文 以龙滩煤矿 3 l l 2南工作面为工程背景， 设计沿空留巷护巷 方案 ， 并用数值模拟和现场 试验相结合的方法进行研究。 基于数值模拟结果可知 ： 锚索( 杆 ) 网加钢带和槽钢 支护能有效地维护巷 道的稳定 ， 控 制巷道 围岩的变形； 采用混凝土砌墙切顶的巷 旁支护方式进行 留巷 时， 围岩稳 定性比较 好。结合现场试验 ， 最终验证 了该技术现 实可行且效果 良好。 关键词 沿空留巷 ； 混凝土砌碹墙 ； 锚 网索加槽钢； 巷 旁切顶 ； 数值模拟 中图分类号 ： T D 3 5 3 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 9 0 7 9 7 ( 2 0 1 5) 0 6 0 0 7 2 0 4 l 引 言 沿空 留巷是将 已采工作面后方 的运输机巷或风 巷用一定的支护方法沿采空区保 留下来 ，作为下一 工作面顺 槽 ， 是一种先进 的无煤柱护巷方法 ， 它可 以最大 限度地避免煤柱损失 ，有效地缓解采掘接替 矛盾，而且对于减少因保护煤柱引起的灾害有良好 的效果 ， 其技术优势和经济效益显著 。 近三十年来 ， 无煤柱开采技术得到迅速发展 ， 研 究综采沿空 留巷技术具有极大的实用价值， 沿空留巷 技术 的成功与否 ，关键在于巷旁支护与巷 内支护 的 合理选择和匹配 。本论文针对龙滩煤矿近水平 中 厚煤层综采工作 面混凝土砌墙巷旁支护沿空留巷进 行了研究 ，其研究成果可为其它具有类似地质条件 的煤层实施沿空留巷提供宝贵经验。 2 试验巷道 工程概 况 龙滩煤 矿 3 1 1 2南 作 面位于龙滩煤矿 3 1 1 采 区 ，采深 4 1 3 84 6 3 9 m，平均 煤厚 1 9 3 m，采 高 2 1 2 m。走 向长约 8 6 3 m， 倾斜长约 2 4 0 m， 倾角为 1 。 2 5 。 ，煤层伪顶 0 41 2 m，直接顶为 4 6 6 5 m 厚的砂质泥岩 ，基本顶为 4 9 57 4 m厚的灰岩和泥 岩 ， 底板为 1 64 5 6 m厚的砂质泥岩。 3 沿空 留巷支 护方案设计 3 1 试验巷道 内支护设计 T作面机巷采用锚索( 杆 ) 网加钢带和槽钢支护 作为永久支护。锚杆类 型为左旋螺纹钢 ， 中2 0 mm， 长 2 5 m， 间距 0 8 m、 排距 0 8 m； W 钢带在走 向每 3 2 m布 置 1 根 ； 铁丝网网孑 L 5 0 e ra5 0 e ra， 采用 8 号铁丝 。 3 2 试验巷道巷旁支护设计 根据龙滩煤矿 3 1 1 2工作 面的实际情况 ， 设计 了 三种不同的巷旁支护方案进行对 比研究。 方案一 ：巷旁 0 5 m处采用单排密集支柱切顶 ， 7 2 高帮密集锚索 ， 走向间距 0 8 m。 方案二： 巷旁 0 5 m处采用密集支柱同时在采空 区距下帮 l m处法向爆破切顶。高帮密集锚索 ， 问距 0 8 m。 方案三 ： 采用混凝土砌块墙进行巷旁支护， 堆砌 墙 体 的 宽 度 d = 0 5 m，每 隔 6 m 堆 砌 一 个 尺 寸 为 0 7 m0 7 m的加强墩。 4 数值模拟 采用离散元数值模拟 软件 U D E C进行模 拟 ， 对 上述 三种方 案的巷道 围岩变形量进行对 比分 析 ， 选 出最优方案进行工程实践 。 4 1 数值模拟模型的建立 根据现场的实际条件 ， 确定模型长为 3 5 0 m， 高为 3 0 0 m； 左右边界水平方向固定 ， 底部边界 固定 ， 顶部 边界施加埋深为 4 3 0 m的 自重应力 。 模拟所用的煤岩 物理力学参数由实验室物理力学性质试验获得 ， 如表 l 所示 ， 三种沿空留巷方案数值模型如图 1 所示 。 表 1 3 1 1 2工作面煤岩物理力学参数 ( a ) 方 案 一 模 型 煤矿 现代化 2 0 1 5 年第6 期 总第1 2 9 期 所示。从图中可看 出工作面前方 2 0 m以外的范 围内 矿压显现不 明显 ， 顶底板及两帮移近量不明显 。在工 作面后方 0 5 0 m范围内为顶板剧烈活动区 ，巷道顶 底 板 移 近速 度 较 大 ，顶 底 板 累 积最 大 移 近 量 为 1 8 2 ram； 两帮累积最大移近量为 1 4 2 m m。 顶底板的移 近量和移近速度 明显大于两帮 ，这主要是 由于顶板 的回转下沉量较 大的原因 ，这与前 面数值计算结果 相吻合。 3 0 2 0 i 0 0 l O 2 0 3 0 5 O 耀 工 捧面 鼯 m 图 4 巷道顶底板移近量 曲线 j U 2 “ l U U l O 2 0 5 U 4 0 5 0 b U 工作箍与 j 鲑 鞠断蓖琵离， m 图 5 巷 道两帮移 近量 曲线 5 2 2 锚索( 杆 ) 及液压 支柱压力 在现场安设锚杆( 锚索) 测力仪对锚索( 杆) 压力 进行观测 ，使用单体液压支柱工作 阻力检测仪对支 柱压力进行观测 ， 观测结果如 图 6 、 图 7 。 l 2 参黼唪 lO ； 毋 蝻酶 2 O + O i 0 2 O 3 O 鞭工 作 藤 鼯 离 舳 _ 低帮 德 辔 蔷道串帮 刊 高帮侧 图 6 锚索( 杆 ) 平均受力情况变化曲线 从图 6可知 ，锚杆的受力随工作 面的靠近而逐 7 4 渐增大 ，当工作面推进到断面后方 4 0 m之后锚杆受 力缓慢趋于稳定。高帮侧锚杆受力明显大于巷道 中 部锚杆和低帮侧顶板锚杆 ， 低帮侧锚杆受力最小 。 锚 杆在工作面后方 2 0 m左右受力达到最大值 。 j U Z U - l U 0 1 0 2 0 j U 4 0 5 0 6 0 奄工 f # 面 题离 m 图 7 液压支柱压 力变化 曲线 从 图 7可 知 ，工 作 面 推 进 到 观 察 断 面后 方 1 0 6 0 m之间时， 顶板剧烈活动， 支柱压力在工作面 后方 2 0 m左右先达到最大 ， 之后慢慢减小并稳定。 通过现场矿压观测表明：工作面后方 0 2 0 m范 围， 巷道围岩活动剧烈， 顶板主要通过单体液压支柱 以及巷旁锚索提供支护阻力 ； 工作面后方 2 0 5 0 m范 围内 ， 顶板下沉量达到稳定量 ， 支柱压力减小 ， 充填 体开始承载， 与支柱共同提供支护阻力， 现场良好的 效果， 达到了预期的留巷要求。 6结论 ( 1 ) 通过数值模拟证 明了锚索 ( 杆 ) 网加钢带 和 槽钢支护能有效地维护巷道的稳定。模拟结果显示 ， 方案三顶底板 以及两帮移近量较小 ，巷道稳定性较 好 ， 因此选用方案三进行现场沿空留巷实验 。 ( 2 ) 在现场留巷实践过程 中， 工作面后方 O - 2 0 m 范围， 巷道围岩活动剧烈， 顶板主要通过单体液压支 柱 以及巷旁锚索提供支护阻力 ； 工作面后方 2 0 5 0 m 范围内 ， 顶板下沉量达到预缩量 ， 支柱压力减 小 ， 充 填体开始承载 ， 与支柱共 同提供支护阻力 。 ( 3 ) 留巷试验共 6 0 m， 支护墙体宽度平均 0 5 m， 平均高度 2 6 5 m。试验中墙体充分承载 ， 巷道 围岩基 本保持了完整 ， 达到了预期的留巷要求 ， 而且大大提 高 了经济效应 。 参 考文献 ： 1 】 李栖凤 无煤柱 开采 M 北京： 煤炭工业 出版社 ， 1 9 8 6 ： 4 - 5 2 】 费旭敏我国沿空留巷支护技术现状及存在的问题探讨 l J I 中国科技信息， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 4 8 5 1 3 】华心祝我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议 J 1 _ 煤炭科 学技 术 ， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 2 ) ： 7 8 8 1 煤矿 现代化 2 0 1 5 年第6 期 总第1 2 9 期 复杂供水网络及其局部恒压控制技术及应用 马 旭 ， 张连锋 ， 孙计全 ( 兖 州煤业股份有限公 司 南屯煤矿 ， 山 东 邹城 2 7 3 5 0 0 ) 摘要矿井深度的增大增加 了供水网络的静压 ，造成供水管路容 易出现跑 冒滴漏等问题 ，恶化环 境， 影响工效， 威胁安全生产。 南屯煤矿通过管网分析、 井下测压、 自动控制等各项措施， 实现供水网络 局部恒压控制， 取得较好的效果。 关键词供水网络 ； 恒压控制 ； 应用 中图分类号 ： T D 2 1 8 文献标志码 ： B 文章编号： 1 0 0 9 0 7 9 7 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 0 7 5 0 2 南屯煤矿于 1 9 7 3年 1 2月投产 ， 生产能力为 3 0 0 万 t a 左右 。现开采深度 已达 一 7 0 0 m 以上 ， 地面供水 池标高为 + 4 3 m， 矿井井下供水系统的出水压力局部 达 到 7 M P a以上 ，供水 系 统 管路 的 总 长 度 为 1 1 0 0 0 0 m， 供水管网十分复杂。 实际生产过程中发现 ，供水管路承压能力最为 薄 弱 处 ( 一 般 在 管 路 接 头处 )的压 力 承 受 值 为 5 6 MP a ，当矿井井下供水系统的出水压力超过这个 极限值时， 管路出现跑冒滴漏现象。 井下供水系统管 路的漏水问题一方面造成了大量的水资源和电能浪 费 ， 不利于煤矿生产 的节能减排， 更为严重的是 ， 大量 漏水对煤矿生产环境造成极大的影 响，处理斜巷漏 水需要大量 的人工 ， 并威胁煤矿安全生产。 1 矿井供水管网现状分析 南屯煤矿井下所有在用巷道均设置 了供水管 路， 各采区供水管路、 采掘工作面供水管路均安装了 水质过滤器和水压表 ， 保证 了井下各用水地点水质 、 水量符合标准要求 。供水管路连接方式主要为快速 接头连接。 南 屯煤矿为多水平开采 ， 主要有 一 3 5 0 m和 一 4 3 2 m 两 个 生 产 水 平 ， 一 2 6 0 m、 一 4 4 0 m、 一 5 3 7 m 和 一 6 7 0 m等辅助水平 。由于开采深度的增大 ， 给矿井供 水带来较大困难 ， 如果不进行局部减压 ， 易造成供水 管路接头漏水 ， 影响矿井造成生产和防尘用水。特别 是在采掘工作面 ，供水管路随着 生产需要进行增减 变化 ， 用水量也在随时变化 ， 对供水管路形成 冲击 ， 因此深部采掘工作面容易 出现跑水事故 。 2 局部恒压控制方案 南屯煤矿认真分析管网现状 ，测定和记录供水 管 网各处压力 ， 分析供水需求 ， 提出如下局部恒压控 制方案 ： 在矿井主供水管路中采用机械减压阀 ， 分支 管路采用 自力平衡 阀，末端采用 P L C压力控制系统 ( 无需压力数据传输时可使用 电接触点压力控制 器 ) ， 实现三级减压 和恒压控制 ， 并根据不同的管路 分别给出不同的压力控制 目标 。 3 实施过程 3 1 地面试验 为保证井下试验的成功 ， 先在地面车间， 模拟井 【 4 】柏建彪， 周华强， 侯超炯等 沿空留巷巷旁支护技术的发展 【 J 】 中国矿业大学学报， 2 0 0 4 ， 3 3 ( 2 ) ： 1 8 3 1 8 6 5 】唐建新， 胡海， 涂兴东等 普通混凝土巷旁充填沿空留巷试 验 J 】 煤炭学报， 2 0 1 0 ， 3 5 ( 9 ) ： 1 4 2 5 1 4 2 9 6 】黄艳利， 张吉雄， 巨峰 巷旁充填沿空留巷技术及矿压显现 规律 J J _ 西安科技大学学报 ， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 5 ) ： 5 1 5 5 1 9 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 5 1 0 1 3 ) Ex pe r i me nt a l o n r o a ds i d e s up po r t i ng wi t h c o n c r e t e br i c k wa l l i n g o b- s i de e n t r y r e t a i n i ng TANG J i a n x i n l , L UO we i l DI NG w e i we i 2 ZHANG f e i ( 1 S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f C o a l Mi n e Di s a s t e r D y n a mi c s a n d Co n t r o l ， C h o n g q i n g Un i v e r s i t y ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 0 ， Ch i n a ； 2 C h i n a C o a l T e c h n o l o g y E n g i n e e r i n g Gr o u p Ch o n g q i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e ； Ch o n g q i n g 4 0 0 0 3 9 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ba s e d o n t h e 3 1 1 2 wo r k i n g f a c e of L o n g t a n mi n e ， d e s i g n i n g t h e s u p p o r t i n g s c h e me s o f g o b s i d e e n t ry r e t a i n i n g ， u s i n g c o mb i n e d me t h o d o f t h e n u me ri c a l a n a l y s i s a n d the fi e l d me a s u r e me n t t o r e s e a r c h T h r o u g h t h e n u me r i c a l s i mu l a t i o n a n aly s i s ，WO C an k n o w t h a t t h e a n - 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