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        淺談墩柱式支護(hù)在沿空留巷中的應(yīng)用

        2016-12-17 12:01:00欒興亮王明波劉文
        科技視界 2016年26期

        欒興亮 王明波 劉文

        【摘 要】傳統(tǒng)式沿空留巷的支護(hù)一般采用砌塊、支設(shè)模盒澆筑砼塊、密集支柱等方式,但存在與老空區(qū)隔離密封不好、巷道變形量大、施工困難等問題,本文通過對在濟(jì)寧二號煤礦93下06工作面沿空留巷采用墩柱支護(hù)進(jìn)行探討研究,為同類條件下的沿空留巷提供了一些經(jīng)驗。

        【關(guān)鍵詞】墩柱式支護(hù);墩柱模具;施工工藝

        濟(jì)寧二號煤礦是濟(jì)東煤田開發(fā)的第一對礦井,設(shè)計生產(chǎn)能力為400萬噸/年,1989年12月建設(shè),1997年11月8日建成投產(chǎn),采用立井開拓,劃分為二個水平,主采煤層為3上和3下煤。由于礦井位于城區(qū)附近,地面村莊多,隨著城市規(guī)劃發(fā)展,造成礦井可采區(qū)域逐漸減少和生產(chǎn)接續(xù)緊張的局面,采用傳統(tǒng)的工作面布置方式和掘進(jìn)施工工藝無法滿足礦井正常生產(chǎn)接續(xù)和保證礦井安全高效發(fā)展,而沿空留巷能夠很好的緩解生產(chǎn)接續(xù)緊張的局面,采用沿空留巷施工工藝能夠達(dá)到鄰面接續(xù)的目的,而傳統(tǒng)式沿空留巷的支護(hù)一般采用砌塊、支設(shè)模盒澆筑砼塊、密集支柱等方式,但存在與老空區(qū)隔離密封不好、巷道變形量大、施工困難等問題,這就必須尋找新的沿空留巷方式,為順利實現(xiàn)沿空留巷,確定在93下06工作面采用墩柱支護(hù)進(jìn)行沿空留巷。

        1 工作面概況

        93下06工作面位于九采區(qū)中部,上部為九采3上工作面采空區(qū),西側(cè)為93下07工作面,南到井田邊界煤柱,平均煤厚3.03m;煤層產(chǎn)狀變化大,北部傾角較大,南部相對平緩,煤層結(jié)構(gòu)簡單,煤層普氏系數(shù)(f)一般在1.91左右,為軟~中等硬度煤層;老頂為平均厚12.77m中砂巖,直接底為平均厚1m泥巖,老底為平均厚1.24m粉砂巖;瓦斯絕對涌出量為0.02m3/min;CO2絕對涌出量為0.43m3/min;煤塵具有爆炸危險性,煤塵爆炸指數(shù)為31.38~43.67%;煤層有自然發(fā)火傾向,自然發(fā)火期為3~6個月。

        2 巷道支護(hù)

        根據(jù)工作面煤層賦存狀況以及圍巖性質(zhì),確定采用以下支護(hù)方式:

        2.1 刷幫前

        工作面東側(cè)為運輸順槽,斷面為矩形,采用錨網(wǎng)梁支護(hù)。巷道凈寬×凈高=4×2.8m,斷面積11.2m2,頂部采用樹脂錨桿Φ22×2200mm,間排距為800×900mm,兩幫采用Φ20×2200mm樹脂錨桿,間排距為800×900mm。

        2.2 刷幫后

        沿原運輸順槽西幫擴(kuò)幫2.4m,整個斷面落底至凈高3.1m,最終將順槽斷面改造為凈寬×凈高=6.4×3.1m,采用錨網(wǎng)+鋼帶+錨索+單體+墩柱復(fù)合支護(hù)方式,頂板采用?準(zhǔn)22×2200mm高強(qiáng)度樹脂錨桿,幫采用?準(zhǔn)20×2200mm高強(qiáng)度樹脂錨桿,間排距均為800×900mm,沿刷大后巷中施工墩柱,墩柱外徑426mm,墩柱施工后,兩側(cè)凈寬均為2.987m。頂板沿巷中布置4排錨索,間排距2200×1800mm;刷幫側(cè)距底板1.5m處施工?準(zhǔn)18×4000mm幫部錨索鋼帶加強(qiáng)支護(hù),間距1800mm,鋼帶接頭處相互壓接。

        3 墩柱模具

        1)墩柱使用壁厚8mm無縫鋼管制作,每套墩柱分為上下兩部分,下節(jié)內(nèi)外直徑分別為390mm、406mm,上節(jié)內(nèi)外直徑分別為410mm、426mm,下端模具圓筒直徑較小,能夠內(nèi)嵌至上端模具中,通過上下滑動上部模具達(dá)到調(diào)整墩柱高度的目的,當(dāng)巷道高度在3.5m以下時,每節(jié)長度2000mm;當(dāng)巷道高度在3.5-4.0m時,每節(jié)長度2300mm,上下節(jié)搭接不少于500mm。為方便模具的立設(shè),在墩柱上下節(jié)焊超吊點,及單體支撐座,可使用單體把模具上節(jié)支撐到頂板上,保持接頂嚴(yán)密。

        2)在模具上節(jié)上端焊接了充填口,在確保接頂?shù)那闆r下,實現(xiàn)過盈充填;為達(dá)到模具回收、復(fù)用,在模具下節(jié)距底板200mm位置,設(shè)置了放料口,放掉充填材料可回收模具。充填口和放料口都設(shè)置了厚度為3mm封口板,下部的放料口封口板在墩柱充填前提前安設(shè),上部的充填口封口板在墩柱充填后安設(shè)。

        4 墩柱施工工藝

        墩柱模具由地面加工成型運輸?shù)浆F(xiàn)場,墩柱施工用料采用集中備料、集中澆注施工方式。墩柱澆注用材料在地面按照質(zhì)量比砂:石子=1:1.6,在井上集中均勻拌制。墩柱施工順序:清理到實底→立設(shè)模具→固定振動裝置→開啟噴漿機(jī)充填→二次充填接頂。

        5 效益

        5.1 直接經(jīng)濟(jì)效益分析

        93下06工作面若不采用沿空留巷技術(shù),則需留設(shè)3.5m煤柱護(hù)巷,該煤柱的煤量為:1547m×3.5m×3.03m×1.35kg/m3=2.2萬t。按煤炭售價520元/t算,回收煤柱效益就達(dá)1144萬元。

        5.2 社會效益

        1)墩柱沿空留巷技術(shù)的成功實施提高了煤炭資源回收率,解決了工作面接替緊張的局面,促進(jìn)了采煤方法和巷道布置的改革。

        2)減輕了工人勞動強(qiáng)度,改善了工作環(huán)境。

        3)為實現(xiàn)安全高效的目標(biāo)創(chuàng)造了有利條件,改善了礦井的安全生產(chǎn)面貌,具有推廣應(yīng)用價值。

        4)沿空留巷墩柱式支護(hù)施工簡單、費用低,豐富了沿空留巷巷旁支護(hù)形式,促進(jìn)了沿空留巷技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

        5.3 存在不足

        1)若頂?shù)装鍘r石比較松軟破碎,采用本方法將造成墩柱穿頂穿底,因此不宜采用。

        2)由于墩柱屬于不連續(xù)巷旁支護(hù)體,很難很好的隔絕采空區(qū),因此對于高瓦斯、煤塵易自燃、煤塵具有爆炸危險性礦井,應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)用。

        [責(zé)任編輯:田吉捷]

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