沿空留巷技术在煤矿开采中的应用研究

余 鹏 王克雄 杨 洪

四川省宜宾市筠连县新维煤矿 四川 宜宾 645250

1 引言

在目前我国经济发展进步稳步发展新常态下,也使得我国社会对煤炭资源需求量的增速区域稳定,同样进入了保持稳步发展的新态势。同时,在我国各项科学技术在快速进步的同时,煤矿企业为了提升自己的生产效率以及经济效益来提升自身的市场竞争力,也在不断进行技术革新和改进,表现出在爆破、装煤、运输以及支护等多个环节中应用各种不同类型的采煤工艺技术,尤其是针对目前煤炭开采难度不断增加的同时,也需要针对较为复杂其不够稳定的矿井地质条件和恶劣的开采作业环境来对智慧方式和回采工艺进行综合运营,也就是对先进的开采技术进行应用来实现人工作业强度的减少以及煤矿开采作业可靠性的提升。

2 概述沿空留巷技术

在目前的煤矿开采生产中进行巷道支护的环节中,沿空留巷技术属于目前比较先进的采煤工艺技术,而且还属于一种无煤柱的开采方式,比较常用的主要有沿空掘巷以及沿空留巷两种方式。针对其中的后者也就是沿空留巷技术来说,在应用中就是将沿着采空区域边缘位置的巷道进行保留,然后在采煤工作面中沿着上述采空区域的边缘来维护原来的回采巷道的技术。此技术的特点就是可以对传统采矿技术中的保安煤柱进行回收,然后对上个区段的巷道开展支护作业,保障下个区段施工的正常开展,通过此种方式可以实现资源回收利用率的提升以及煤体损耗率的减少。

3 沿空留巷技术在煤矿开采中的应用

3.1 工程概况 2108工作面即将回采,因2108回风顺槽后期做为2110工作面的回风顺槽,为确保该巷道的稳定性,现对新场井2108回风顺槽做沿空切顶留巷,2108回风顺槽总长1053 m,沿空留巷655m,从2108开切眼与2108回风顺槽岔口施工至2108工作面采止线。施工顺序：施工双排锚索→施工切顶眼→放切顶眼→拉架→施工“一梁三柱”→打切顶U29型钢→挂金属网→挂风筒布→挂铅丝网→清理留巷段文明。

3.2 切顶、支护技术要求 工作面煤壁前20 m 采用双排单体液压支柱作为超前支护,间距为1000 mm,排距为2000 mm;当支护完毕后,沿工作面侧顶板施工切顶眼,切顶眼距工作面侧顶板的距离为150 mm。

采用聚能管切顶,每次放炮不能超过10个。在放炮切顶后,切顶眼孔未被震丝眼孔,视为无效切顶眼孔,必须重新进行施工眼孔,进行第二次放炮切顶作业。

采用两根U25/U29型钢搭接的方式沿切顶线方向进行支护,长度分别为2400 mm、1640 mm,搭接长度1000 mm,搭接段两端分别采用2付抱箍固定牢固;U29型钢间距为700 mm;铺设U25/U29型钢时,必须“穿鞋带帽”,且必须施工到底板的“硬底”上,同时采用单体液压支柱将U25/U29型钢撑紧,且U25/U29型钢与顶板结合处必须施工木楔子。

在2108回风顺槽切顶U25/U29型钢的采空区侧挂金属网+风筒布背帮,并在U25/U29 型钢外侧挂铅丝网,风筒布搭接、网与网搭接长度为100 mm,用铅丝连接牢固,并保证风筒布、网的平整、紧实。搭接时应保证上接顶,下接底,金属网要在U25/U29型钢上搭头,且保证风筒布、金属网有100 mm 的外露长度,挡矸U25/U29型钢等支护体必须保证距端头支架微端距离不大于600 mm。

护巷段顶板采用“一梁三柱”加强支护,“一梁三柱”沿巷道中心线施工,梁子采用11＃工字钢加工,长度3.5 m/根,间距为1000mm,沿巷道的走向方向布置;单体液压支柱型号采用DWX-3.15型,第一排布置在2108回风顺槽东帮距巷道中心线1450 mm、第二排布置在2108回风顺槽东帮距巷道中心线850 mm、第三排布置在2108回风顺槽西帮距巷道中心线1650 mm。

支护完毕后,沿空留巷的大块煤矸石及浮煤清收干净。

待切顶护巷顶板垮落充分且采空区压力稳定、顶板完好,确认工字钢支设牢固后方可撤回垮落稳定段(距工作面煤壁线不小于100 m)巷道内的单体液压支柱,同时保证切顶护巷的巷道宽度。

巷道来压过后,巷道支护成形,再次对巷道内的浮煤及大块煤矸清收干净,对失效的锚杆工字钢、单体、锚索等支护重新补打和张紧,同时按原巷道的轨道设计要求进行恢复轨道,轨道采用22Kg钢轨、轨道间距为598-605 mm,轨枕间距为≤800 mm,轨道铺设期间严格按照质量标准化要求进行铺设。

恒阻变形锚索采用恒阻值为35t的恒阻大变形锚索,索体直径21.6 mm,长度7300 mm,恒阻体直径65mm,恒阻体长度500 mm;间距为2000mm,安装时外露长度300 mm。其托盘采用300 mm×300 mm×16 mm,孔径为70 mm。

3.3 对安全事故预防策略进行不断完善 在目前的煤矿开采中对煤层进行开采破坏时会导致其中的有害气体被释放出而威胁作业安全,其中危害最大的就是瓦斯爆炸的危害,严重威胁煤矿开采作业中的设备安全以及人员的生命安全。因此针对煤矿开采作业中的瓦斯爆炸危害,需要做好相应的预防管理方法来进行控制。首先就是要做好对瓦斯以及煤等相应参数的定期检测工作,确保通风工作中通风量的合理性,也就是要保证通风系统的合理性,避免发生串联通风的问题。此外还要做好科学的管理以及对煤层瓦斯地质条件的检测工作,组号煤矿开采和瓦斯的分类管理工作。针对其中的通风系统来说,需要在矿井巷道浇筑的过程中进行通风系统的设立,保证抽放钢管的设置保持9 m 的距离,通过对抽放瓦斯装置的准确连接来确保气体流通效果,及时对煤层开采中释放的瓦斯进行及时的排出,将煤矿中的瓦斯浓度控制在安全的范围之内。

4 结语

在目前的煤矿开采作业中没通过沿空留巷技术的应用可以实现煤矿掘进速度以及质量的提升,同时还可以提高巷道支护水平。这主要是由于在此技术的应用中可以优化原工作面中的煤柱并提升煤炭的回收率,而且还可以降低巷道后期的维护力度和费用,表现出良好的经济效益以及广阔的应用与发展前景。