无煤柱巷旁柔模支护技术在沿空留巷中的应用

无煤柱巷旁柔模支护技术在沿空留巷中的应用

1走向长壁综合机械化采矿法工艺金凤煤矿位于宁夏吴忠市东南部，属吴忠市盐池区冯迪沟乡管辖。井田南北走向长11.5~12.0km,东西倾向宽1.9~3.5km,面积为41km2。矿井采用走向长壁综合机械化一次采全高采煤法,全部垮落法管理顶板;矿井设计生产能力4.00Mt/a,服务年限为64.2a。矿井通风方法为抽出式,通风方式为中央并列式,地面工业广场开拓有3条井筒,主斜井及副斜井进风,回风斜井回风,矿井通风系统稳定、可靠。201采空煤岩类型011802综采工作面为金凤煤矿一采区首采工作面,回风巷与机巷走向长分别为2586m和2447m,可采长度2260m,工作面斜长260m。工作面回风巷为异矩形巷道,全长2586m,巷道掘进宽度5100mm,掘进上帮高3350mm,下帮高3150mm,中高3250mm,掘进断面积16.575㎡;支护厚度为50mm,铺底300mm,巷道净宽为5000mm,净高上帮为3100mm,下帮高为2900mm,中高3000mm,净断面积为15m2。所采煤层为18#煤层,煤层厚度在2.70m~5.50m之间,均厚3.80m。煤层从顺槽由南向北逐渐变厚,厚度变化较大,属稳定煤层,结构简单,含1层夹矸,矸石厚度约为0.20m。煤岩类型为亮煤与暗煤组成,玻璃光泽,硬度大,呈块状。该煤层绝对瓦斯涌出量为0.062m3/min,属于瓦斯矿井,煤尘有爆炸危险性,爆炸性指数为31.78%,煤层具有自燃发火倾向性,属于易自燃煤层,最短自燃发火期为41d。3011802年，1802年，技术应用3.1沿空留巷无煤柱开采技术011802工作面回采后,其上部有一段长约为860m的三角煤,为最大限度提高煤炭资源回收、减少巷道掘进量及减缓紧张的接续局面,实行了沿空留巷无煤柱开采技术,沿空留巷段为011802工作面回风巷从停采线向北860m范围,边开采边支护,该巷形成后作为上部011801工作面的机巷用。011802工作面巷道布置及沿空留巷位置如图1所示。3.2巷道支护方案论证(1)011802回风巷下帮向采空区以内1m,用柔模泵注混凝土支护技术巷旁支护,柔模墙厚度为1m,预留长度为860m左右。柔模泵注混凝土支护技术一次施工面积大,形成的柔模墙体整体性好、强度高,且机械化程度高,施工速度快。(2)在沿空留巷过程中,011802工作面回风巷超前支护选用单体配π型梁一梁四柱支护,棚距1m,π型梁长度4.2m,超前支护30m;工作面回风巷出口处支护选用单体配π型梁一梁二柱支护,棚距1m,π型梁长度2m;滞后支护选用一梁三柱支护,棚距0.8m,π型钢长度3.2m,滞后工作面支护距离40~60m,以防止回采过程中矿压显现对预留巷道的破坏。(3)柔模泵注混凝土支护后巷道净宽为5000mm,净高上帮为3100mm,下帮为2900mm,中高3000mm,净断面积为15㎡,能够满足011801工作面运输巷使用条件。4沿着空白隧道进行综合扑灭技术4.1地面防灭火措施011802工作面回采期间,采空区及工作面上隅角多次出现CO超限情况,根据现场实际情况,均采取了从地面沿管路向工作面注液氮为主的综合防灭火措施,起到了很好的防灭火效果。采空区及上隅角CO在注液氮后,就立即降到了规定值以下。4.2采空区灭火注氮量的确定(1)管路的埋设。留巷过程中除了011802工作面回风巷原使用的灌浆管外,还同时随着柔模墙接通了一趟为011801工作面机巷使用的注氮管路。为防止靠回风巷采空区内残煤自燃以及瓦斯、CO等有害气体超限,留巷过程中,在柔模混凝土墙体内预埋措施管(注氮或灌浆用,平时设置法兰盘堵死)及气体观测管路,留设好的措施管,确保必要时能及时与巷内的注氮或灌浆干线管路连接(留巷期间灌浆,留巷后回采时注氮)。柔模混凝土墙体上预留措施孔及CO等有害气体观测孔标准:措施管管径ϕ108mm,管长1400mm,距柔模底部高度400mm,外露200mm,每隔20m布置一组;采空区观测管管径ϕ40mm,管长1600mm,外露300mm,端头设置阀门,每隔20m布置一组,如图2所示。(2)注氮量计算。011801工作面回采后,利用埋入工作面机巷(柔模墙段)采空区内的ϕ108mm措施管进行注液氮,以采空区氧化带中O2浓度大小,作为注氮强度的依据。如果采空区中O2浓度大于15%或标志性气体超过防火安全浓度,应加大注氮量,每小时注氮量控制在600m3,每天注氮量不小于10000m3。一旦柔模墙段采空区内遗煤自燃,或CO等有毒有害气体超限,便采取由柔模墙体上预先埋设的措施管进行注氮。按漏风量考虑,采空区灭火注氮量可按下式计算:式中,Q为采空区灭火注氮量,m3/h;Q漏为采空区漏风量,m3/min;C1为发生火灾前采空区初始O2浓度;C2为采空区灭火惰化指标规定的O2浓度值,可取3%;CN为注入氮气中的氮气纯度,取99%。4.3井下主要系统灌浆、注胶防灭火系统主要由其地面部分、井下部分以及管网组成。地面部分主要包括供水系统、制浆系统、悬浮剂添加设备、滤浆器、增压泵和自动监控系统;井下部分设备主要有输浆管道和矿用注浆机组成;管网单独敷设。沿空留巷期间,如果因柔模充填墙不接顶等漏风因素,致使011802工作面采空区发火,便立即利用灌浆管路,对不接顶处进行灌浆堵漏。4.4调查监测社会简介沿空留巷期间,对留巷段采空区内CO等有毒有害气体的监测尤为重要,在留巷期间每班由专职瓦检员不少于3次检查瓦斯、CO等有毒有害气体情况,并每班定点采样送地面进行色谱分析。4.5做好传感器的维护及调校监测中心应加强工作面、上隅角、回风流及留巷段瓦斯、CO、温度等各类传感器的维护及调校,确保监测数据实时上传,并每天将监测数据上报总工程师审阅,以便需要时及时采取相应的措施。4.6采空区内束管监测系统正常运行沿空留巷期间,始终确保留巷段30m、60m、90m三处采空区内束管监测系统的正常运行,留巷初期,每班2次进行采空区内气体情况的监测及分析,留巷200m后每班1次监测分析,每周出一次监测周报表。4.7成立防灭火管理领导小组为了做好该沿空留巷及留巷后回采期间的防灭火管理工作,矿成立了以总工程师为组长、通风副总为副组长以及安监处监督的防灭火管理领导小组,主要职责是做好现场防灭火管理,包括柔模墙体的接顶问题、施工速度、施工质量及各类气体的检测等。5柔性墙体的巷道围岩特点(1)泵注混凝土较稀,柔模袋里的混凝土缩水凝固后,存在部分地点的墙体不接顶而产生漏风的现象,如对此处理不彻底,会给防灭火工作留下隐患。(2)柔模墙体处的巷道压力大,使用了大量的密集支柱加π形钢梁加强支护,但其稳定性较差。由于沿空巷道两帮下沉不均,巷道顶板逐渐产生倾斜,使密集支柱倾倒而失去支撑作用。(3)沿空留出的巷道总体服务年限较长,随着工作面的回采,其承受的压力逐渐集中,导致墙体后期的维护量很大。(4)建议以后的沿空留巷,应采取喷浆措施对采空区进行封闭,以有效地防止采空区与留巷漏风、导致煤炭及采空区遗煤的自燃发火。6缓解了接种紧张易自燃煤层在工作面回采期间,使用柔模泵注混凝土沿空留巷技术,在采空区形成了新