12311沿空留巷中期报告

工程概 地质条 工 放落 小 留巷现 结 建 1231（1）工作面是潘一矿东井投产后的第二个采煤工作面，主采11-2煤，煤层厚度0.2～8.0m，平均厚度2.45m，回采高度2.7m。工作面为东西倾向，方位角97°， 长1367m，宽度240m，地面标高+21.1m~+22.2m，井下标高为-778.3m~-839.1m，平均埋藏深度超过800m。留巷工作面巷道布 顺槽1231（1）工作面切眼、1231（1）轨道顺槽、1231（1）轨道顺槽底板巷、 槽底板巷在掩护 顺槽掘进完成后报废不再使用。见图1-1所示留巷工作面通风系1（新鲜风）主井和副井→-848m井底车场→-848m西翼轨道石门→顺底板巷→1231（1）轨煤联巷→西一采区11-2煤层回风上山→-842m西翼1#回2（新鲜风）主井和副井→-848m井底车场→-848m西翼轨道石门→联巷→11-2煤层回风上山→-842m1#回风大巷→风井井底车场→留巷工作面共采巷道工123（1眼。

1231（1）轨顺底板

4#回风联

1231（1）轨顺揭煤联西西一一采采 区区

1231(1)轨轨胶 道带

1231(1)工作上机 山上风山上

1231（1）运顺底板1231(1)运回 停采 风进 充填 煤 密闭 采空 底板 留巷工作面巷道断面要 巷稳定后的断面不得小于8m2；2500m3/min6m/s风速计算，回风最小断1231（1）9m2以上，留巷初始9m2左右。井下位置及四邻采掘情煤层情11-211-20.2～8.0m2.45m0～10轨道顺槽顶底板岩0～20.45m5.2m0～10.25m，平均厚度0.6m；直接底为泥岩砂质泥岩和砂质泥岩1.4～16.35m，平均厚度9.5m；1-1 岩石名厚度（m 岩 /// 地质构形态，构造地质条件较简单，煤（岩）层产状约为100～170°∠2～6°。根据三维Fs3650米发育断层Fs57、Fs58、Fs2、Fs35-1、Fs35-2、Fs35对巷道影响较大。断层1-2。表1-21231（1）工作面轨道顺槽及顺槽掘进期间断层影响明细1234正断层（断顶56正断层（断底水文地质情11-2煤层顶板砂岩裂隙为巷道主要充水因素，11-2煤层顶板砂岩裂隙富水5m3/h左1m3/h，掘进区段水文地质条件较简单。瓦斯地质情该区域为突 72824123（1）0.2Pa123（1和形式进行分类。轨道顺槽支护方支护形式及参数：顶板采用L=4800×178×5mm的M5钢带，每排布置6根Φ22×2500mm锚杆配130×130×8mmM形垫板，锚杆间排距900×800mm，每眼配2Z2380树脂锚固剂；采用Φ22×7300mm/6300mm的钢绞线配L=2600mm14#槽钢（3眼垂直巷道方向每排施工一组槽钢锚索，锚索按3-3布置；采用10#镀锌铁丝机械编织菱形网，规格为：5600×1000mm；另外巷道两侧沿各施工一组槽钢锚索，采用L=2800mm14#槽钢（4）配Φ22×7300mm/6300mm2-所示。350350

14#槽钢M5钢带14#槽钢10#金属 轨道顺槽顶板支护效2-1所示。 轨道顺槽顶板支护效果分12失效较多，给留巷顶板大32-2所示。（a）距开切眼约250m （b）距开切眼约370m（c）距开切眼约420m处 （d）距开切眼约470m处图2-2 L=2900×178×5mmM54Φ22×2500mm130×130×8mmM1Z2380茬100mm，每隔200mm 股14#镀锌铁丝绑扎一道。具体参数如图2-3所示。

据现场调研，帮 状况较好，仅个别地段有网兜现象，如图2-4所示（a）距开切眼约250m （b）距开切眼约300m（c）距开切眼约460m处 （d）距开切眼约1000m处图2-4轨道顺槽两帮支护状况现场调研实照经验，树脂锚固方式下支护围岩锚固体系允许变形一般在500mm以内，超过该 煤矿安全规程（2011版（2011版）的规定，对类似于深井软岩动压巷《锚杆支护设计规范（MT1104-《淮南矿 煤巷锚杆支护管理暂行规定（集政[2011]244号 煤巷锚杆支护管理暂行规定（集政[2011]244号）规定，对潘一矿东区1231（1）工作面留巷共采巷道采前加固的支护的形式及参已掌握的留巷工程实践经留巷技术体系，尤其是在淮南矿区新庄孜、、顾桥和朱集等与相似工程地质条1231（1）留巷借鉴。本课题组创新的新型“三高”锚杆支护技新型“三高”锚杆支护技术以抗剪切的强度杆体、高预紧力、系统高刚度为，选择超强杆体、高刚度护网、超大托盘、超强大扭矩阻尼螺母，实施大本课题组对包括锚架合支护技术的理大量的工程实践表明支护往往是由于软破围岩赋存条件、采动影响、支对工程地质条件和共采巷道调研现状的分析 分阶段留巷原通过朱集、顾桥、、潘二、丁集及铁法小青矿、晋城凤凰山矿、山西中兴矿以及潘一矿东区1252（1）工作面等诸多沿空留巷Y型通风工作面的工程实“采前加固”和“采后治理”的“两阶段”留巷原则。结合1231（1）综采面的第一阶段（采前阶段第二阶段（开采及采后阶段④巷道辅助补强采用单 支柱配合工字钢梁方式分类加固原适时最大支护强度原支护，采取足够大的支护强度（0.45MPa，才能控制留巷巷道围岩采前巷道变形最小化和长期稳定原高强度底密度的参数选取 安全技术经 原巷道加固要涉及挑顶、刷帮等工序，加固方案的设计必须考虑现场施工巷巷道底鼓可以通过解决，片帮也可以扩刷，但是顶板一旦破坏将直接导致留巷失败。实施中以控顶为主、其次为帮，体现安全技术经济原则。 顶板采前加固形 轨顺顶板原支顶板采用L=4800×178×5mm的M5钢带，每排布置6根Φ22×2500mm锚杆配130×130×8mmM形垫板锚杆间排距900×800mm；采用Φ22×7300mm/6300mm的钢绞线配L=2600mm的14#槽（3眼巷道方向每排施工一组槽钢锚索，3-3L=2800mm14#槽钢（4）配Φ22×7300mm/6300mm采前中空注浆锚索加13-

14#槽钢M5钢带锚杆锚索14#槽钢

中空注浆锚索 喷425#70～100mm201220.8～12.5～4%。中空锚索注巷道顶板中空锚索注浆时，注浆顺序由外向内进行。注浆终孔压力为6～7Mpa3～5分钟。425#1:2，ACZ—I注浆添8%。棉纱和Φ40×5（30～100mm）若干，用于封堵成形差非回采帮采前加固形轨顺非回采帮原支帮部采用L=2900×178×5mm的M5钢带，每排布置4根Φ22×2500mm锚杆配130×130×8mmM形垫板，每眼配1卷Z2380树脂锚固剂，锚杆间排距850×100mm，200mm股14#采前锚网索加用Φ22×7300mm/6300mm的钢绞线配L=3200mm的14#槽钢（3眼，进行补强加3-2所示。锚杆(φ22×2500mm)M5钢带(2900mm14#

锚索 DZ35~424.0m11#1m。沿巷道布置。每个断面布置五个单体支柱，非回采侧和巷道各布置两道，回采侧布120kN。超前工作面巷内辅助加强支护布置立面示意图3-3所示。 在回采前对回采侧煤壁进行开缺（撕帮处理开缺口超前工作面10m以上，缺口宽度3.0m，如果存在伪顶，应将伪 锚杆加900×800mm2500mm，每根锚杆采用2根Z2360型树脂药卷加长锚固，锚杆配合M5型钢带M5100N·m。锚索梁加每两排钢带中间安装一根普通钢绞线锚索，锚索规格为Φ22×7300mm，排800mm3根Z2360药卷加长锚固，配大小两托盘，大托盘为300×300×15mm150×150×15mm索向巷道内扎10°施工，锚索预紧力不低于80~100kN，锚固力不低于200kN。另外，沿巷道布置两道锚索梁，采用Φ227300mm/6300mm的钢绞线配L=3200mm的14#槽钢（3眼）进行补强加固，邻近煤壁顶板锚索梁，中孔安装锚机械编织菱形网，规格为：3400×1000mm，100mm200mm14#3-4

14#槽钢非M5型钢 煤 挑棚加44.5m工字钢（一梁四柱）HDJA-1200铰接顶梁（一梁一柱3-5所示。 采侧

超前撕帮开缺预充填区顶板加 预充填区撕帮开缺口加 出了四种单垛充填墙体加固模式及2种垛与垛间加固模式。使用：第式为后模板支架立面开孔垛间预留纵筋增加垛间连接的方式，即3-6

已充填 正充填 待充填顶板防剪锚杆，直20~25mm，长水平加强筋长2.5m，径20~25mm直径长

单一墙体内部加强筋布置形式434根纵向加强筋，间距为1.5~2.5m16~25mm底板强度，设计在待充填区域轨顺侧底板，下向45º倾角安装中空注浆锚索并注浆。中空注浆锚索规格为Φ22×6300mm，间距为1600mm，注浆压力为8Mpa，稳压时间为3~5分钟，可超前工作面15~20m施工。注浆浆液可充填密闭裂隙， 中空注浆锚索强化底煤参数见图3-7。超前工作15~20m超前工作15~20m轨 中空注浆锚

中空注浆锚

轨顺底 中空注浆锚索强化底煤参滞后工作面沿空留巷内支3m1.2m5m150m150m213-8（3-8（b）和（。100- 体 滞后工作面巷内辅助支护布置示意充充填墙连体木地质异常段及联巷附近连体木垛立面图3-8 断层带附近补强加固方G50~G51段为Fs35-1和Fs35-2断层的上盘区域，留巷穿G50~G51段，针对留巷顶板采用两侧单体加工字钢梁的支护形式，工字钢梁的长度小于留巷顶板长度200mm，梁间距为1.5m，留巷单体配合工字3-9。单单 单单 1231（1）留巷 1231（1）工作面复杂的地质条件以及轨道顺槽沿空留巷所4-1所示。图4- 沿空留巷技术流程超前深孔预 工在淮南矿业以往沿空留巷中，由于顶板周期来压过于强烈，留巷充填体1231（1）工作面顶板进行深孔强制放顶技术应用研原深孔松动，即在半无限介质中，在孔内后，产生强冲击波和大量高温高压爆生气体。由于压力远远超过介质的动抗压强度，使得孔周围一定范围内的介质被强烈压缩、、形成压缩区；在该区内有相当一部分能量消耗在对介质的过度破碎上，然后冲击波透射到介质内部，以应力波形式向岩体内部。在应力波作用下，介质质点产生径向位移，在靠近压缩区,,进入由的弹性能就会释放出来，形成卸载波，并向孔中心方向，使介质内部产生为裂隙区。当应力波进一步向前时，已经衰减到不足以使介质产生破坏，而只能使介质质点产生振动，以波的形式，直至。 超前预 工艺及参数设，在国内外强制放顶技术主要有以下两种：沿切眼顶板强制放顶和沿风巷、机巷钻平行工作面超前深孔放顶。超前松动方法对煤层的地质和技术条件适应性强，对工作面正常回采影响较小，所需设备少，并使完整性较，进松动合理的循环步在对工作面正常回采影响最小下，确定合理的循环步距，使得弱化顶板岩石的效果最好。根据1231（1）工作面时要求顶板尽快冒落，因此，松动循环步距15.0m。钻孔机具和材73mm63mm。为了保证稳定传爆，在药卷内设置安全；药卷两端设计有固定的封管装置；采用煤矿安全电参参数见表4-1，轨 眼布置如图4-2所示，沿工作面推进方向每放一组两个深孔预裂，43° 超前深孔预 参眼深度倾角水平角孔直径装药长度堵塞长度1020 示意网为了确 网路安全起爆每 眼装同段2 采用串 网路孔装药和封 长度：10m。深孔装药结构见图4-3。4-3起爆点位起爆点设在机巷内，实行长距离起爆（ 200m开缺（撕帮处理开缺口超前工作面10m以上缺口宽度超过充填墙体0.8m3.0m，如果存在伪顶，应将伪除，并对该区域放落 打眼时严格 眼布置图执行：眼布置为三花眼、五花眼或单排眼，眼1.8m，眼距0.7m，底眼扎角70°，底眼距底板0.3m，煤孔最小抵抗线≥0.5m，岩3卷，每次放不超过3组，眼布置如图4-4所示。，选用三级煤矿许用水胶选用毫秒延期电，其最后一段的130ms，MFB-100型放器，联方式为串，

眼布置3.4节预充填区域顶板加固相关内容。充填墙体的几何尺1.5~4.0m；充填墙体的高度一般与采高3.5m2.6m2.6m一般比设计宽度小0.5~1.0m，例如设计宽度为3m的墙体，其有效承载范围一般仅为2.5m，主要原因有墙体接顶不实墙体楞边易应力集中损毁直接顶岩性过 井1231（1）工作顶板岩性，其墙体有效宽度应在2.0m以上，设计宽度应在3.0m以上。 充填墙体的初始位置选 采采空采空 图4-5 矿12418工作面轨道顺槽。3.5~4.0m。①优点：初始断面宽度小，容 ，留巷帮顶及墙体整体性好（综放或大采高部，墙体宽度为3.0m，骑入巷道的宽度Δh=800（巷道掘进期间设计宽度为5000mm4200mm4-6所示。墙体高度墙体高度

充填墙体尺寸及留设位置示意充填材0.515P防止材料脱水离析，造成堵管。兴科计量技术服务公司做的抗压 煤矿用预拌混凝充填设备的选型及配HBMD-40/10-110S煤矿用混凝土HBMD-40/10-110SS4-8所示。全性高：整机采用分体式结构，站和泵机两部分，便于，和保养；操作系统采面操作，适应煤矿井下狭窄的施工现场；泵机分配系统采用先进镜板和耐磨环采用硬质合金，耐磨性好，长，更换方便，耐磨环采用可自动补偿间隙机构系统液控换向，采用恒功率变量柱塞泵，可靠性高长；4-2 80-220LSL型号/VA输送管方 充填管路必须与HBMD-40/10-110S煤矿用混凝土泵泵送性能相匹配。性能要求为耐压不小于10MPa，管径Φ125mm，壁厚≥6mm，低阻尼耐磨无缝 管道连接采用耐压值≥10MPa的CDU-125管道快速接头及“O”橡胶圈密封。6800mm，锚杆深入底板的长度不600mm。4-9管 充填煤 φ20mm锚

充填

φ20mm锚管4-9600mm时，需增加底板支撑固定，300mm4-10。 巷帮、底板固定示意ZZTM3×11300/19/35H型沿空留巷模板支架后部设置的模板形成了U型空间确保在靠采空区一侧浇注墙；三是四个步距移一次模板，以满足浇注后墙有足够的凝固时间。该支架前部三架ZZTM11300/19/35H沿空留巷模板支架为六柱四连杆支撑 该支架后部设置TM8×323/21/32U型空间，每个模板都是由上ZZTM3×11300/19/35H型沿空留巷模板支架主要参数合理，结构比较完善， 支护宽度:1.54m1.6-0.63MPa 充填工艺流Y充体墙4-12所示： 充填工艺系统流程 泵、管路→4-13 充 充

充

4-135~15m3.0m宽缺口，并对该区域顶材 。采用矿车将充填所用的预拌混凝土及其添加剂等运送到充200（压力表显示两个压力200）。充填工作完成及时放球用清水充填管道及充填泵，清理0.5m3的细→料完混合器→停水→停搅拌马达→停电机。③接井下高压水管料缸、料斗和输送管路。④对输送管道进行、润湿和清洁卸下塞2个海绵球的清洁输送管道。泵送高压水进行直到海绵球从管道末端送。充填设备的进一步研发改进。根据井下实际调研发现，①HBMD-110S煤矿用混凝土泵尚难实现自动化的水灰配比，浆液水灰比由工作人员经验。20mm实现真正的大骨料沿空留巷巷旁充填仪测站以及锚杆（索）5-1所示。1231（1）轨顺底板1231（1）轨顺底板1231（1）工作面尾联1231(1)轨G40G39 MS1KD4DD4MG1 KD3DD33#回风联Fs35-1(断顶注：KDi为表面收敛测DDi为多点位移计测1231（1）运顺底板1231(1)运 在G25KD1测站G30KD2测站G35KD3测站G40处布置KD4测站，进行巷道表面变形观测，下面以KD1测站为例进KD17282555天，得到测站超前工作面160m和滞后工作面140m整个回采期间的收敛数据，如图5-2所示。图2-1 KD1表面收敛测站分两阶段对图5-2（a并在22m突然加速，最大移近速度为22.5mm/d。回采至G25时，两帮移近量达到295mm，其中回采侧移近约240mm，占两帮移近量81%，由此可知，超前工2（c增大并逐渐加速，最大移近速度为34mm/d。回采至G25时，顶底板移近量达到5-（5-（b25m～100m范围15～34mm/d；100m～120m120m4.4mm/d140m570mm514mm，占90%由图5-2（c、5-2（d）所示，顶底板的移近速度在滞后工作面15～100m范围内维持周期性15～50mm/d，100m～120m范围内逐渐变弱，并在120m以后趋于稳定，顶底板移近速度为7mm/d。滞后工作面140m范围内，顶底板移近量达到779mm左右，其中底鼓量约589mm，占顶底板移近量76%。由此可知，留巷内底板移近量远大于顶板移近量，以底板变形顶板多点位在G25处布置DD1G30处布置DD2G35处布置DD3测站G40处布置DD4测站，进行巷道深部围岩位移观测，下面以DD1测站为0～2m、2～4m、4～6m711日量测到82546100m120m范围的5-3。图5-3 DD1多点位移计90m处顶板围岩开始离层，30m～90m范围内顶板围岩离层速0～2m2～4m4～6m的离层速度分别保持在2～6mm/d、0～35m40m40～60m0～2m2～4m4～6m4～7mm/d1.5～5mm/d14mm/d60m～100m范10m305mm0～2m2～4m4～6m163mm80mm、62mm0～2m53%2～4m26%4～6m20%顶板加固措施效果较好。位波动区，即在超前工作面15m至滞后工作面15m、滞后工作面35m～50m，这非回采帮多点位0～2m、2～4m、4～6m7118月25日，历时46天，得到测站超前工作面80m和滞后工作面100m范围的顶板离5-4所示。5-4DD2多点位移计70m处非回采侧围岩开始离层，40m～70m范围内非回采侧围0～2mm/d之间；0～40m范围内非回采侧围持在2～6mm/d、1.5～7.5mm/d、0～2mm/d范围内。回采至G25时，非回采侧总离层量为90mm，三者离层量分别为37mm、25mm、28mm，均较小，说明非回0～40m0～2m、2～4m、4～6m4～6m/d、3～8mm/d、2～4mm/d40m～80m80m320mm，02m、2～4m、4～6m范围岩层离135mm77mm108mm80m100m范围，非回采侧围岩离层速度出现一个20m50mG40布置顶板锚索压力表测站MS1，安装6个压力表725日量测8253170m顶板锚索受力变化规律，2#、4#5-5。G402#G404#5-5G40由图5-5（a、5-5（b）可知，随着工作面推进，锚索托锚力变化可分为三个超前工作面15~40m处开始，受超前支承压力影响，巷道上方顶板活动加剧，锚0～15mG40160KN123（13.7体与围岩间的粘结力（锚固力、杆体的受力状态（轴向受力。5-6。1231（1） 锚杆锚固参数计钻孔直径（在1231（1）轨道顺槽任选20根锚杆，钻孔直径为32mm，检测锚杆长度结5-2所示。 锚杆长度检测结自由段长锚固段长全长1234567895-625%0～1%1%～2%30%2%～4%15%4%7%。因此，该仪器的检测结果能够满足精度要求。205-75-70.4～0.6m10%..15%0.8～1.0m55%1.0～1.2m20%1260mm设计锚固长度，未能发挥其最大能效。主要原因有以下两点：2450mm造成锚固长度不足。22mm32mm在G30布置顶板锚杆无损检测仪测站MG1，在G39断层构造带布置顶板锚MG215m～20m范围内顶板锚杆受力G3015m～20m范围内锚杆轴力结5-3。5-3G3015m～20m距工作面锚杆载荷距工作面锚杆载荷123456789G3915m～20m范围内5-4。5-4G3915m～20m距工作面锚杆载荷距工作面锚杆载荷1234567895-820m由图5-8所示，G30附近超前工作面15～20m范围内，80%的锚杆受力超过6t，其中5%的锚杆受力在小于4t，15%的锚杆受力在4～6t之间，20%的锚杆受力在6～8t之间，25%的锚杆受力在8～10t之间，35%的锚杆受力超过10t。G39断层构造段超前工作面15～20m范围内，95%的锚杆受力超过6t，其中5%的锚4～6t之间，15%6～8t之间，35%8～10t之间，45%10t。G3915～20mG3015～20m1231（1）G30～G40300根，5-9所示。5-9锚杆预紧力矩<100N·m4%，100～200N·m42%，200～300N·m的比例为45%，>300N·m的比例为8%200～300N·m才符合要求，锚杆预紧力矩 合格，主要原因有以下3点：截至7月10日，1231（1）工作面回采约200m，留巷充填墙体施工约190m 底鼓剧烈等矿压显现地点增多。针对留巷段出现的各种矿压显现现象，对1231 5-10所示。5-10混凝土模块尺寸为：长×宽×高=150×150×150mm6231028天。5-5养护时间33测试。拆模后，应将模块及时送至进试，并做好实试验结3285-65-6服务公20137152013812样品规格28123前工作面20m左右围岩移近加速。超前工作面两