混凝土预制块砌碹墙巷旁支护沿空留巷

摘要

沿空留巷技术从上世纪50年代开始,一直是我国煤炭开采技术中十分重要的研究和发展方向。沿空留巷技术可以提高煤炭回收率,减少巷道掘进率,降低吨煤成本,延长矿井服务年限,缓解采掘接替紧张的矛盾,以及对于防止因保护煤柱和丢煤引起的井下灾害等,该类技术的成功研究和应用具有显著的社会经济效益。在综合机械化开采过程中沿空留巷技术应用逐渐增多,而如何选择合理的支护方法与支护参数,已成为保障沿空留巷围岩稳定性的关键所在,也是巷道围岩控制与支护技术研究的热点之一。
　　本文以川煤集团广能公司龙滩煤矿3112南工作面为工程背景,采用理论分析、数值计算分析和现场试验相结合的研究方法,对近水平中厚煤层综采工作面沿空留巷支护方案进行了系统的分析和研究,并提出了合理的巷旁和巷内支护方案。论文取得的主要研究成果如下:
　　(1)根据综采沿空留巷的技术特点,分析得出沿空留巷技术是巷内支护与巷旁支护共同作用下控制巷道围岩变形的开采技术,巷旁充填或切顶支护是沿空留巷成败的关键。
　　(2)根据对综采工作面锚网索联合支护巷道垮落特征和基本顶破断基本规律的分析,认为综采工作面巷道上方基本顶及其上覆岩层垮落而形成的平衡结构是综采沿空留巷围岩的大结构,而保留巷道上方直接顶在锚网索联合支护下形成的悬臂梁或斜跨梁是综采沿空留巷的小结构,围岩大结构是综采沿空留巷的稳定性的决定因素,受采动影响过程中的大结构回转下沉不影响围岩整体失稳,而维护沿空留巷稳定的根本是对围岩小结构的合理支护,也是沿空留巷成败的关键。
　　(3)针对龙滩煤矿具体的煤层地质条件及回采条件,构建相应的沿空留巷力学模型,设计三种合理支护形式;采用数值模拟软件 UDEC,分别对三种方案进行数值模拟分析,得出各种支护方案下围岩的变形情况,模拟证明了锚网索加槽钢加强支护体系能有效的维护巷道的稳定,控制巷道围岩的变形。模拟结果显示,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。
　　(4)沿空留巷采空侧的巷旁支护体采用混凝土砌碹墙,保持了水泥混凝土连续整体支护的刚性,为沿空留巷中的刚性巷旁支护。采用混凝土砌块种高阻力、早支撑的刚性巷旁支护,实现了切顶卸载,使巷道变形量小,巷道支架受力小。对进行沿空留巷的掘进巷道初始支护为锚网索加槽钢联合支护;巷旁顶板通过加打预应力锚索加强支护,支护墙体两侧采用单体支柱临时支护;巷旁充填体采用高强度混凝土预制块砌碹墙,顶部使用薄木板接顶;工作面超前20m,采用单体液压支柱配槽钢架梁进行加强支护。
　　(5)通过在巷旁采用单体液压支柱临时支护,由单体液压支柱以及巷旁锚索共同提供支护阻力,与充填体共同承载,共同提供支护阻力,有效的控制直接顶的离层和切落一定高度的直接顶,维持留巷围岩稳定;在工作面后方60m范围内安全回撤单体支柱,进一步提高了经济效益。