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        柔模澆筑技術(shù)在綜放工作面沿空留巷中的應(yīng)用

        2018-11-01 05:44:48鄭帥亮
        山東煤炭科技 2018年10期
        關(guān)鍵詞:柔模頂線空留巷

        鄭帥亮

        (山西高河能源有限公司,山西 長治 047100)

        1 概 述

        山西高河能源有限公司E1315工作面走向長度為610 m,傾向長度為320 m,工作面回采煤層為石炭系3#煤層,煤層平均厚度為6.7 m,采用綜合機械化放頂煤回采工藝。

        為了提高工作面煤柱回采率,高河煤礦決定對E1315工作面及E1316工作面實行無煤柱回采,E1315工作面在回采期間進行沿空留巷,沿空留巷巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.2×4.0 m,頂板預留頂煤厚度為2.7m。巷道頂板采用錨桿、錨索、W型鋼帶以及架設(shè)鋼棚等聯(lián)合支護,位于煤柱側(cè)巷幫采用錨桿、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護,位于采空區(qū)側(cè)在切頂線附近架設(shè)一排走向單體支柱,并在單體柱與采空區(qū)之間依次鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)、風帶,進行擋矸及防止采空區(qū)瓦斯涌出。

        E1315工作面在回采期間通過安裝在沿空留巷頂板的壓力監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示,在架后0~150 m范圍內(nèi)E1315沿空留巷頂板受壓最大,在0~90 m范圍內(nèi)壓力呈逐漸上升趨勢,90~150 m呈下降趨勢,在架后150 m外頂板壓力趨于穩(wěn)定。工作面在前期回采階段,E1315沿空留巷在架后0~150 m范圍內(nèi)頂板出現(xiàn)局部破碎、冒頂現(xiàn)象,由于巷道兩側(cè)支撐力不均衡,造成采空區(qū)側(cè)頂板壓力加大,頂板下沉嚴重,兩幫處頂板形成落差為0.4 m的跨距,在切頂線附近支設(shè)的走向單體柱無法滿足頂板支護作用,支柱出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象,同時單體柱對采空區(qū)擋矸效果差,瓦斯涌出量大,在架后90~95 m處巷道內(nèi)瓦斯含量達1.8%,而且切頂線上方三角煤柱出現(xiàn)局部垮落,嚴重威脅著工作面安全回采。

        2 柔模澆筑技術(shù)在沿空留巷中應(yīng)用

        山西高河能源有限公司通過技術(shù)研究,決定在E1315沿空留巷采空區(qū)側(cè)采用柔模澆筑技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單體支護。

        2.1 柔模澆筑技術(shù)原理

        柔模技術(shù)就是工作面無煤柱回采后,在工作面端頭(尾)支護效應(yīng)消失前,在支架或單體支柱掩護下,將可調(diào)凝調(diào)強自密實混凝土注入一次性柔性模板內(nèi),在采空區(qū)與沿空留巷之間砌筑一道密閉的柔?;炷吝B續(xù)墻,人工構(gòu)筑巷道缺失支護體,與原有巷道內(nèi)的支護形成一個整體,共同承擔回采動壓及其他的巷道壓力,維護巷道穩(wěn)定,并隔絕瓦斯等有害氣體,防止采空區(qū)自然發(fā)火,以便該巷用于相鄰工作面回采。

        2.2 柔模澆筑技術(shù)在實際中應(yīng)用

        (1)為了保證E1315沿空留巷采空區(qū)側(cè)人工柔模墻體施工安全,首先在沿空留巷施工單體液壓支柱及架設(shè)門式鋼棚進行臨時支護,具體施工方案如下:① 單體支柱支設(shè)在距切頂線1.2 m處,單體柱沿巷道走向布置,共支設(shè)一排,柱間距為0.5 m。② 門式鋼棚主要由三根單體支柱和一根頂梁組成,門式鋼棚寬度為3.8 m,鋼棚垂直巷道布置,鋼棚間距為1.0 m,如圖1所示。

        圖1 高河煤礦E1315沿空留巷柔模澆筑支護斷面示意圖

        (2)E1315沿空留巷內(nèi)臨時支護施工完后,工作面在回采過程中為了防止柔模澆筑時澆筑空間頂煤及采空區(qū)矸石進入沿空留巷內(nèi),需對靠近沿空留巷側(cè)2組液壓支架后方頂煤進行預留并控制維護,高河煤礦采用施工錨索及雙層金屬網(wǎng)等聯(lián)合方法進行架后頂板維護。

        (3)工作面架后6.0 m范圍內(nèi)頂煤控制維護后,沿留空巷采空區(qū)側(cè)支設(shè)兩排木柱,木柱支設(shè)間距為0.5 m,木柱長度為4.0 m,直徑為300 mm。第一排木柱支設(shè)在距切頂線0.2 m處,第二排支設(shè)在距切頂線1.4 m處,兩排支柱間距為1.2 m。

        (4)兩排木柱支設(shè)長度達到6.0 m時,停止支設(shè)木柱并在木柱內(nèi)安裝柔性模板,每節(jié)柔性模板長度為3.0 m,拉伸高度為1.5 m,模板主要由加筋繩、厚度控制拉筋、錨栓預留孔、灌注口和翼緣等部分組成。

        (5)第一節(jié)柔性模板支設(shè)完成后,采用專用澆筑泵向模板內(nèi)注射混凝土,混凝土主要由水泥、砂子、石子以及外加劑適合配比混合而成,混凝土強度為C30。

        (6)當?shù)谝还?jié)柔性模板完全澆筑飽和后,在其上方安裝第二節(jié)模板并澆筑,依次類推直至與巷道頂板澆筑巖石。

        (7)在澆筑期間為了防止柔模澆筑時發(fā)生橫向變形,以及提高澆筑墻體承受動載的能力,在每節(jié)柔性模板內(nèi)安裝兩組錨桿,錨桿間距為1.5 m,錨桿長度為1.5 m,直徑為22 mm,錨桿橫穿模板并采用托板預緊,如圖2所示。

        圖2 沿空留巷柔性模板支護三維結(jié)構(gòu)混凝土示意圖

        3 應(yīng)用效果分析

        (1)支護成本費用低。E1315工作面回采至170 m處沿空留巷開始采用柔模澆筑技術(shù)進行人工構(gòu)筑墻體,E1315沿空留巷施工50 m人工墻體后通過成本費用計算發(fā)現(xiàn),50 m人工墻體共需混凝土300 m3,支設(shè)木柱200根,柔性模板16節(jié),補打錨桿32套,共計需成本費用4.5萬元,而采用傳統(tǒng)支護(如施工單體支柱、恒阻錨索、架設(shè)鋼棚、掛網(wǎng)等),需成本費用達37.2萬元,由此可見采用柔模澆筑技術(shù)進行巷道支護,可大大節(jié)約成本費用。

        (2)支護效果好。E1315沿空留巷采用柔模澆筑技術(shù)施工人工墻體50 m后,對巷道圍巖變形情況及巷道內(nèi)有害氣體檢測發(fā)現(xiàn),人工構(gòu)筑墻體保證了巷道兩幫支撐力均衡,避免了因巷道兩幫受力不均,造成巷道兩幫頂板出現(xiàn)落差較大的跨距現(xiàn)象,減少了切頂線上方三角煤柱垮落現(xiàn)象;同時施工人工構(gòu)筑墻體后,巷道內(nèi)瓦斯等有害氣體濃度控制在0.4%以下,有效阻止了采空區(qū)有害氣體向巷道內(nèi)涌出,且擋矸效果好,提高了巷道成型率。

        4 結(jié)語

        山西高河能源有限公司通過技術(shù)研究,對E1315沿空留巷采空區(qū)側(cè)采取柔模澆筑技術(shù)進行擋矸及頂板控制,實踐證明,采取該技術(shù)后,提高了巷道切頂線處頂板穩(wěn)定性,避免了因巷道兩幫支撐力不均衡造成巷道頂板出現(xiàn)跨距現(xiàn)象,有效阻止了采空區(qū)有害氣體向巷道內(nèi)涌出,保證了工作面安全高效回采,取得了顯著的經(jīng)濟、安全效益。

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