關(guān)于召開 2024 山西省煤炭學(xué)會煤礦智能化委員會年會暨千人智庫科創(chuàng)服務(wù)站工作會的通知

一、技術(shù)背景

1.沿空留巷的意義

（1）取消區(qū)段煤柱，提高煤炭資源采出率；

（2）少掘進(jìn)1條巷道，解決采掘接替緊張的難題；

（3）實現(xiàn)Y型通風(fēng)，增加抽放采空區(qū)及下區(qū)段和鄰近煤層瓦斯的場所；實現(xiàn)煤層群連續(xù)卸壓開采。

2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（1）巷旁支護(hù)是沿空留巷維護(hù)效果好壞的關(guān)鍵。

（2）傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)如矸石帶、密集支柱、木垛等普遍存在增阻速度慢、支承能力小、密閉性能差、勞動強度大，力學(xué)性能與沿空留巷圍巖變形不相適應(yīng)等缺點（不適應(yīng)裂隙帶巖層取得平衡之前的強烈沉降），不利于沿空留巷，適用于薄及中厚煤層。

（3）高水材料具有支護(hù)阻力大、增阻速度快、適量可縮，巷道維護(hù)效果好，充填工藝及充填設(shè)備簡單的優(yōu)點，目前得到廣泛應(yīng)用。

二、沿空留巷巷旁支護(hù)機理

1.巷旁支護(hù)體作用機理 （頂板運動的階段性）

（1） 巷旁支護(hù)體早期強度大、支護(hù)直接頂、防止直接頂離層，切斷采空區(qū)的直接頂。

（2）老頂破斷過程中充填體應(yīng)快速達(dá)到切頂阻力，切斷采空區(qū)側(cè)老頂，減小巷旁支護(hù)體所承受的載荷。

（3）采空區(qū)頂板破斷、運動穩(wěn)定后，充填體維持巷道上方已切斷巖層的平衡。同時適應(yīng)頂板整體下沉引起的“定變形”

2.沿空留巷力學(xué)模型

采空區(qū)的老頂沿傾斜方向破斷形成“三角塊大結(jié)構(gòu)”，構(gòu)成沿空留巷的上部邊界。

3.巷旁支護(hù)體可縮量分析

依靠巷旁支護(hù)完全阻止頂板下沉是很困難的，巷旁支護(hù)體剛性越強，其承受的載荷越大，往往超過其承載能力，發(fā)生嚴(yán)重破壞。即：巷旁支護(hù)體提供的可縮量與支護(hù)阻力滿足切斷巖層的平衡。

A前蘇聯(lián)，b英國，c前西德魯爾礦區(qū)

三、高水材料巷旁充填沿空留巷技術(shù)

高水材料：沿空留巷時體積比水占85~90%，20~30 min內(nèi)凝結(jié)，100%固化，最終強度達(dá)到8。

高水材料具有突出的塑性特征，達(dá)到峰值強度后承載能力下降緩慢, 下降速度遠(yuǎn)小于混凝土和巖石材料。

1.高水材料巷旁充填沿空留巷特點

（1）濃度小，水體積85~90%，高水材料用量少，輔助運輸工作量??；遠(yuǎn)距離輸送，水平輸送距離＞ 5000m；充填設(shè)備可以放在地面、大巷或上下山，不影響順槽使用、減少輔助運輸工作量。

（2）快速凝固、增阻速度快，強度較大，快速支撐頂板；

（3）固化體有一定壓縮率，適應(yīng)沿空留巷大變形；

（4）工藝簡單，用人少，充填系統(tǒng)費用低、留巷成本低。

充填泵及攪拌桶

2.現(xiàn)場實施

（1）為進(jìn)一步提高充填體的抗變形能力和承載能力，發(fā)明了對拉錨桿、鋼筋網(wǎng)、梯子梁與充填袋組成的充填體預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)。增加充填體兩側(cè)自由面圍壓，提高充填體力學(xué)參數(shù)；柔性結(jié)構(gòu)，可充分發(fā)揮高水材料的塑性性能。采用對拉錨桿、梯子梁 、鋼筋網(wǎng)增加充填體的承載能力和變形能力。

（2） 6.0小時留巷6.0m長，施工速度及材料強度的增長速度滿足一天留巷18m到24m，不影響工作面回采。

（3）操作空間頂板維護(hù)

液壓支架拉架后、采用擋矸支架維護(hù)采空區(qū)頂板，采用充填支架或單體液壓支柱維護(hù)充填區(qū)域頂板。

（4）控制充填區(qū)域頂板離層、破碎

如果頂板易離層、破碎，充填區(qū)域頂板需要鋪設(shè)頂網(wǎng)、打設(shè)錨桿或錨索 。根據(jù)頂板的穩(wěn)定情況確定架前或架后打設(shè)。

（5）構(gòu)筑充填空間

打設(shè)充填體外側(cè)的單體液壓支柱或充填支架；掛充填體兩側(cè)鋼筋網(wǎng)；掛充填袋；掛鋼筋梯、穿對拉錨桿。

（6）充填

構(gòu)筑好充填空間，留下1~2人查看，其余人員到充填泵站攪拌漿液，開始充填。

作業(yè)流程圖

（7）留巷段加強支護(hù)

工作面后方60~100m頂板劇烈活動，采用單體液壓支柱或?qū)ｉT支架加強支護(hù)，然后將該支架移到前面。

（8）沿空留巷支護(hù)

①沿空留巷大變形特征：

覆巖破斷、運動劇烈；

應(yīng)力調(diào)整、轉(zhuǎn)移；

巷道變形劇烈、尤其底鼓；

一般工作面后方60~100m頂板活動劇烈。

②基本支護(hù)

采用高預(yù)緊力、高強度、大延伸率錨桿與錨索支護(hù)；

③臨時加強支護(hù)

工作面后方60~100m左右、頂板劇烈變形階段，采用臨時加強支護(hù)支撐頂?shù)装?、減小頂板回轉(zhuǎn)、下沉和巷道底鼓。

四、高水材料沿空留巷實例

1.現(xiàn)場基本條件

（1） 綜采放頂煤；

（2）深井、大采高：埋深1000m左右，采高5m左右；

（3）高瓦斯、易燃煤層，上分層；

（4）一般條件。

2.應(yīng)用效果

通過在某礦開采工作面現(xiàn)場應(yīng)用高水材料沿空留巷技術(shù)后，取得了良好效果。

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