现浇混凝土隔墙沿空留巷技术应用.pdf

2 0 1 2年第 2 期 煤 矿支 护 4 1 石 家庄 中 煤 杯参 评 论 文 现 浇混凝 土 隔墙 沿 空留巷技 术应 用 梁登 勇 褚 夫贺 [ 徐州矿务集团公司 三 河尖煤矿 ，江苏 徐州 2 2 1 6 1 3 ] 摘 要 介绍 了三河尖煤矿 7 2 2 0 4工作面轨道巷沿空留巷混凝土墙体施工方法、支 护参 数 ，分 析 施工 中尚存 的 问题 。工程 实践 表 明 ，混凝土 墙 虽然有 价 材料用 量 大 的 问题 ，但该 方法适应性广，承载力高，能够形成足够 的切顶强度，安全可靠。 关键词 沿空留巷 锚杆支护 充填支护 混凝土墙 刖 舌 沿空 留巷是 通过加 强支护 或者巷 旁支 护 ，将上一 区段 的运输平巷保留下来作为下 区段的回风平巷使用。作 为一种无煤柱护巷 技术 ，沿空 留巷是合理 的开发 现有煤 炭资 源 、提高煤炭资源采出率 的一种 有效途径 。 采 用这 种技 术 ，可 以大 大减 少矿 井巷 道掘 进 量 、缓解采掘接替紧张 、缩短工作面搬家时 间 、防止发 火及 延 长矿井 服 务年 限等 ，具 有 明显的技术和经济效益 。 我 国从薄煤层到厚煤层 ，从缓倾斜煤层 到急倾斜 煤层 ，都 已有 沿空 留巷 的成 功经 验 。但是 ，在沿空留巷研究与应用中仍存在 着不足之处 ，使得一些矿井在应用沿空留巷 技 术 中没有 取得 预期 的效 果 ，并 限 制 了沿 空 留巷技 术在 我 国更 广泛 的推 广 。在几 十年 的 研究与摸索中，该领域已取得显著成绩 ，一 些矿井也取得了可观的经济效益 。但成功与 失败并存 ，总结经验如下 ： ① 密集 支架 形式 基本 不 可取 ，矸 石堆 垛 方 式应 该 淘汰 ，砌 预制块 墙 体法 存在 缺 陷 ； ②高水高效充填支护方法事倍功半 ，实 践 证 明浇 注混凝 土 隔墙 法效 果较 好 。 经过近几年实践证明，混凝土墙体虽然 有价材料用量大 ，但该方法适应性广 ，承载 力 高 ，能 够 形 成 足 够 的切 顶 强 度 ，安 全 可 靠 。 1 工 作 面概 况 7 2 2 0 4工作面位 于焦刘庄之下 ，刘庄西 南 ，姚楼河 自工作面穿过 ，且地面人工沟渠 纵横 交 错 。走 向 长 度 5 1 7 m。倾 向 长 度 1 2 9 m。煤层厚度平均 2 ． 7 m。煤层特征 ：黑 色 ，半亮 型 ，以块 状坚 硬煤 为 主 ，多 由镜 煤 与暗煤相间。靠近切眼有一层夹矸 ，厚 0 ． 2 ～ 1 ． 8 m。地 质 构 造 情 况 ：该 工 作 面 掘 进 过 程 揭 露 5条 正断 层 ，落 差 分 别 为 ：f 1 ：H一 1 ． 7～ 3． 0 45 。 ； f 2： H 一 2 ． 2 6 3 。 ； f 3： H 一 5 85 。 ； f 4： H 一 2 ． 2 2 0。 ； f 5： H 一 1 ．5 5 O 。 。其中对 回采 影 响有 3条 ，分 别 为 ： f 2： H 一 2 ．2 6 3 。 ； f 4： H 一 2 ．2 20 。 ； f 5： H一1 _ 5 5 0 。 。靠近切眼部位为 冲刷 区，顶 板 为 中细 砂岩 ，煤 层变 薄 。 2沿 空留巷 技术 理论 近年 来 ，侯朝 炯教 授 提 出了沿 空 留巷上 覆 岩 体 “ 大小 结构 ” 的观 点 ，建 立 了 以基 本 顶岩 层 断裂特 征 为主 的 “ 大结 构” 模型 ，树 立 了沿空 留巷锚杆与其锚固范围内围岩形成 统一 的 承载结 构 一巷 道 围岩 “ 小结 构” 的观 点。认为沿空巷道在 “ 大结构”稳定的前提 下 ，“ 小结构” 自身的变形特征及稳定性是 决定巷道最终能否稳定 的关键。 沿 空 留巷 受 力主要 有 三个 阶段 ： 4 2 煤矿支护 2 0 1 2年第 2期 ① 采动影 响 阶段 ，围岩变 形较 大 ，破坏 严重 ，易造 成 直 接 顶 的 离 层 、破 裂 和 变 形 ， 老顶的沉降； ②采 动影 响 后稳定 阶段 ，受力 主要 为来 自工作面残余应力 ； ③第二次采动影响阶段 ，主要受力为上 工作面残余应力和工作面超前支承压力 ，其 围岩 变形 速度 较 大 。 沿空留巷上覆岩体 的大结构无论是受第 一 次采动影响，还是受第二次采动影响，均 可以保持稳定 。大结构中的老顶关键块在采 动影响过程中有一定的回转下沉，但不会失 稳 。因此 沿 空 留巷 成 功与 否 的关键 在于 如何 通 过支 护保证 小 结构 的稳 定性 。由巷道 周 围 锚杆组合支护、巷旁充填墙体 、巷 内辅助加 强支护与围岩( 悬臂梁结构或斜跨梁结构) 构成的内层岩体即为小结构。小结构在外层 大结构形成过程 中不能 自稳 ，其稳定性主要 取决于巷 内支护的抗剪切性能 、充填墙体承 载性 能 、巷 内辅 助支 护 的主动 承载 能力 。因 此加 强 巷 内 顶 板 支 护 ，维 护 直 接 顶 的 完 整 性 ，采用有效 的巷旁支护与煤帮加 固措施 ， 保持 沿 空 留巷 小 结构本 身 的稳 定是 沿空 留巷 稳定 的根 本 。 3施 工方 案及 支护 参数 3 ． 1施 工 方 案 回采之 前 ，沿轨 道巷 方 向在轨 道 巷下 帮 向面 内刷宽 2 m，并 采 用 锚 、梁 、网 +锚 索 支护方式支护顶板 ，待工作面推过后 ，在支 架后方扶一梁三柱倾斜棚支护顶板 。紧跟架 后立 模 浇注 混凝 土墙 ，如 图 l所示 。 3 ． 2 支护 参数 ( 1 )刷宽处支护 采用直 径 2 0 mm、长 2 0 0 0 mm 的锚杆 ， 最下 帮一 排 间距 为 5 0 0 mm，其 余 间距 为 7 0 0 mm，排距 同原巷 道排 距 仍 为 9 0 0 mm。 在刷宽处正中沿走 向每隔 2 ． 7 m安设 1根直 径 1 5 ． 2 4 ram、长 5 2 0 0 mm 的锚 索。支护形 式如 图 2所示 。 ( 2 )架后 扶 棚支 护 紧跟支架后方用半圆木配合单体支柱扶 舞 ㈨ 叠 图 1 沿空留巷平面示意图 一 梁 三 柱 倾 斜 棚 ， 棚 距5 5 0 mm， 柱 距 l O 0 0 mm，同时 在 紧靠 下 帮 单 体 支 设 一 根 原 木点柱 ，柱距等 同棚距 。支护形式如图 2所 刁 。 图 2超 前 刷 宽 支 护 示 意 图 ( 3 )混 凝 土墙 施工前期( 8 0 m 范围内) ，墙体尺寸为 上宽 1 8 0 0 mm，下 宽 2 0 0 0 mm，待 采 空 区 周 期来压后 ，墙 体尺寸调整 为上宽 1 5 0 0 mm， 下 宽 1 6 0 0 mm。在 混 凝 土 墙 内按 问 排 距 8 0 0 8 0 0( ram)布置两 头带螺 纹 的锚杆 ，在 模板外从外向里依次上螺帽、铁托盘 、木托 盘以增加墙体强度 ( 见图 3 ) 。 一 图 3 两端带螺纹锚杆示意图 一 图 4 浇注墙体示意图 混 凝土墙 循 环 进 尺 为 2 m。混 凝 土 配 比 为 ：水 泥 ：砂 子 ：石 子 一 1 ． 0：1 ． 5： 1 ． 5 。 2 0 1 2年第 2 期 煤矿 支 护 4 3 为提高墙体的初始强度 ，在水泥 中按水泥重 凝土松散 ，整体性差 ，影响强度 。 量 的 2 ． 0 掺 入速 凝剂 ，如 图 4所 示 。 5 结 论 4存在 问题 ①靠采空区侧支护质量不能监测 ，墙体 混 凝土 养护 存在 困难 。 ②超前刷帮时 ，顶部支护锚杆、锚索会 受 到支 架移 动影 响 而失 效 。 ③ 采空 区矸 石 窜入 施工 地点 ，影 响施 工 人员安全和墙体宽度 。 ④ 立模 时 ，模板 与 点柱 、方 木 之 间必 须 固定牢靠 ，否则 会 出现 模板鼓 出或炸 开现 象 。⑤需严格控制水灰 比。水灰 比大，混凝 土 凝 固缓慢 ，影 响施工 进度 ；水 灰 比小 ，混 通过 7 2 2 0 ~轨道 巷沿 空 留巷 ，减少 了煤 柱损失 ，提高了资源回收率；减少 了掘进工 程量 ，缓 解 了采 掘接 续 紧张局 面 ，达 到 了预 期效 果 。 第 一作 者简 介梁 登 勇 男 ，1 9 8 4年 出生 ， 毕业 于西 南科 技 大学 采矿 工程 专业 。现 在徐 州矿务集 团有限公司三河尖煤矿从事技术管 理工作。联系电话 ：1 5 9 9 6 8 7 6 3 2 2 。 ( 收稿 日期 ：2 0 1 1年 1 2月 1 4日，责任编辑 ：王方荣) ( 上接 第 4 6页 ) 全部吊起 ，前 6趟网滑轮可吊动 。开始上钢 丝绳后，工作面悬挂的网与钢丝绳重量达数 十吨 ，滑 轮 吊 网就 比较 吃力 ， 吊 网不 到 位 ， 还容易被机组割掉 。吊网必须采用二级护帮 板 捆 网 ，收护 帮板 吊网 。 ③ 上 网过 程 中 ，拉 架 必 须 把 支 架 降 到 位 ，防止拉架过程中顶梁推网。拉架前必须 观 插板 前端 是 否顶 住 网 ，拉 架 时 把 网扯 破 。 另 外 ，拉架 时 必 须 把 护 帮 板 上 的 捆 网剪 开 ， 此项措施必须明确写入措施 ，严格验收 。 ④ 在 上 网过 程 中 ，设 计 网垂 至 电 缆 槽 外 ，人站在支架框架上联 网。实际操作 中， 网联 至 电缆槽 边 时 ， 由于 煤 帮 需 及 时 护 帮 ， 当支架 打出护 帮时 ，网全部进 入工作 面溜 子 ，但 网形成一堵墙体 ，把片帮煤或矸挡在 网外 ，联 网人员 安 全不 受威 胁 ，所 以在联 网 时 ，把 工作 面 溜子 闭锁 ，进 去溜 子联 网很 安 全 。此联网方式实践很成功 。 5 结 语 针对长平公 司极易破碎煤体大采高工作 面末采贯通过程 中遇到的问题 ，提出了具体 措施 ，得到 如下 结论 ： ①合理判断末采贯通通道处的矿山压力 是保证末采顺利贯通的前提。 ②在距 离主撤通 道 1 7 ． 7 m 时，应将跺 式初撑力升紧。 ③在不降低采高时 ，通过锚 、网支护方 式确 保 支架 顶梁 前端 与撤 架通 道之 间 台阶 的 稳定 性 。 ④通过注浆 、保证合格的支架初撑力和 铺网等发生控制片帮和顶板的冒落。 ⑤工作面推进 到距 主撤 2 0 m 时上 网 比 较合 适 。 ⑥ 工作 面末 采快 速上 网技 术 可靠 实用 。 第 一作 者简 介胡 宏伟 男 ，1 9 7 5年 出 生 ， 2 0 0 0年毕业 于阳泉煤 炭专科学 校。现任 晋 城无 烟煤 矿业 集 团长 平煤 业有 限责 任公 司 生 产技术中心副主任 ，采煤工程师 。 ( 收稿 日期：2 0 1 1年 1 2月 2 2日，责任编辑 ；黄 翔)