无煤柱开采(采矿新技术之二).ppt

目录 无煤柱开采的概念 无煤柱开采的意义 沿空掘巷的位置与时间 沿空留巷适应性分析 预留变形巷旁充填技术 充填开采技术 实例 沿空留巷成功的关键技术之一是留巷的稳定性，即在地应力和采动引起的动态支承压力的作用下，所留巷道的围岩（包括顶板、底板、一侧煤体和一侧巷旁充填体）基本保持稳定，总体变形量有限且在允许的范围内，巷道形状和断面积满足工作面通风、运输和行人的基本要求。 沿空留巷围岩稳定是在地应力和采动支承压力的共同作用下，巷道围岩结构（强度）与巷道支护体互相作用，最终达到力学平衡的结果。因此，沿空留巷围岩稳定性是由： (1)应力环境（地应力和采动支承压力） (2)围岩结构 (3)巷道支护体 三者组成的一个力学系统的平衡状态决定的。 深部矿井开采过程中，很多矿区进行了沿空留巷工程试验，既有成功的经验，也有失败的教训。大量的案例证明：在深部矿井开采中，并不是所有的矿井地质与采动条件都适合于沿空留巷，也就是说: 沿空留巷技术的应用是有条件的。 因此， 对沿空留巷的围岩稳定性进行分类； 确定适宜进行沿空留巷的地质条件； 研究一种（几种）适应沿空留巷覆岩运动特点的留巷工艺； 是保证在全国范围内推广沿空留巷成功的必要途径。 沿空留巷围岩结构的主要特点是： （1）巷道顶板、底板和一侧煤体经历了本工作面采动形成的动态支承压力影响，整体强度降低； （2）沿本工作面侧的巷帮为人工充填体。 因此，应在研究不同地应力场和采动支承压力场动态耦合规律的基础上，分别对巷道顶板、底板、煤体和巷旁充填体的结构稳定性进行分析，以围岩变形量为控制指标，对沿空留巷的整体稳定性进行评价和分类。 在深部矿井，由于地应力高，围岩强度呈现“高应力软岩”特征，区段平巷在第一个工作面超前支承压力的作用下往往会产生很大的变形甚至破坏。 在第一个工作面后方侧向老顶岩梁回转下沉过程中，在老顶岩梁及直接顶岩层的共同作用下，沿空留巷承受的压力急剧增大，留巷变形剧烈，表现为底板鼓起和充填体被压坏等现象，不能满足下一个工作面回采时的通风、设备运输及行人的要求。因此，提出了“预留变形巷旁充填沿空留巷技术”。 根据沿空留巷变形量预计结果，设计巷旁充填体的高度为巷道原始高度与预计的巷旁充填体的最大变形量之差； 后期根据巷道围岩变形情况对巷道底板进行起底（卧底）扩修。 条带充填的优点 解决充填材料不足的问题； 提高充填速度，解决目前很多工作面“以充定产”的问题； 条带充填的技术要求 充填条带的间距必须小于直接顶初次垮落步距 充填体的支撑强度大于裂断拱内岩石的重量。 充填体材料强度高 充填体材料早强 充填体材料长期强度稳定 充填体充填率接近100%，体积缩小有限。 充填材料廉价，量足。 山东新汶孙村矿 煤层倾角：16° 埋深：390m 高档普采 材料配比: 水泥：粉煤灰：煤矸石=1：4：15 日进3茬，每茬进度0.8m，中班2茬，夜班1茬，早班充填，凝固时间8小时。 鲁西南某矿村庄下开采 采深120m。煤层厚度1.3m，f=1.5 顶板为均厚4.33m的石灰岩。 目前采用条带开采 条带宽度10m 开采宽度10m 条带长度80m 地表无沉陷。 方案I（已采区域） 首先充填已采条带 回采未采条带。工作面长度10m 充填…… 回采…… 方案II（未采区域） 布置长壁工作面 轻型综合机械化回采 前面回采，后面条带充填。 充填参数计算 石灰岩初次裂断步距： 充填参数计算 四川某矿 急倾斜、松软、煤与瓦斯突出煤层。 煤层倾角在56°—70°之间，煤层厚度为1.34m， 谢 谢 目的：开采工广煤柱，控制地表下沉 效果：地表无下沉 似膏体采空区充填 水泥 水泥罐车压气卸料 水泥仓 星型给料机 煤矸石 皮带运输机 煤矸石堆场 电溜子 缓冲漏斗 圆盘给料机 带式输送机 核子秤 螺旋输送机 冲板流量计 搅拌桶 水池 井巷充填管路 充填采场 粉煤灰 罐车压气卸料 粉煤灰仓 星型给料机 螺旋输送机 冲板流量计 搅拌桶 减水剂槽 目的：回收村庄压煤，控制地表下沉 减少辅助运输量 石灰岩的抗拉强度取4.9MPa， Lz=sqr(2*4.33*4.9*100/2.5)=41.19m 按照统计经验： Lz=0.8M+25.7 =0.8*4.33+25.7=29.16m 综合考虑：Lz取30m 充填体总宽度： （1）按拱内岩重计算：Wz=0.5*3.14*40*40*2.5/ 1500=4.18m （2）按所有上覆岩层重量计算：Wz=120*80*2.5/ 1500=16m 该技术的核心思想是： 采用单体液压支护配合铰接顶梁加强支护并对直接顶