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5211进风顺槽沿空留巷方案设计 山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司 二○一二年五月目 录 1 项目研究的意义 1 2 5211综采工作面生产地质条件概述 3 3 巷旁充填体作用机理与巷旁支护参数分析 5 3.1 巷旁充填体作用机理 5 3.2 沿空留巷力学模型的建立 6 3.3 巷旁支护阻力计算 8 4 高水充填材料及其沿空留巷技术简介 10 4.1 高水充填材料简介 10 4.2 高水充填材料巷旁充填沿空留巷技术 12 5 巷旁充填工艺与系统 15 5.1 充填工艺 15 5.2 充填设备清单 16 5.3 人员配备及劳动组织 18 6 加强支护技术与方案 21 6.1 原巷道加强支护技术与方案 21 6.2 留巷段加强支护技术与方案 21 6.3 充填体加强支护技术与方案 22 7 矿压观测方案 24 7.1 观察内容 24 7.2 测站设置 24 7.3 观测要求 26 8 效益概算 27 8.1 留巷成本概算 27 8.2 经济效益概算 27 8.3 其它效益 27 9 安全技术措施 29 9.1 一般规定 29 9.2 顶板 30 9.3 “一通三防”及安全监控 32 9.4 机电 34 10 避灾路线 36 项目研究的意义 沿空留巷技术是无煤柱开采技术的一大发展方向，它是维护在工作面后方的采空区边缘巷道，即在工作面回采过程中，通过有效的巷旁支护和巷内支护技术，将本工作面的回采巷道保留下来，作为邻近工作面的一条回采巷道使用，如图11所示。但是，正是由于沿空留巷在工作面后方，受两次工作面采动影响引起的矿压显现要比用煤柱保护引起的矿压显现强烈地多，巷道维护比较困难。 图11沿空留巷示意图 巷旁支护是保证沿空留巷成功的关键，国内外对巷旁支护机理及方法进行了较多的研究和实践。上世纪50年代以来巷旁支护长期采用矸石带、木垛、密集支柱和混凝土砌块，上述巷旁支护普遍存在增阻速度慢、支承能力小、压缩变形量大、密闭性能差、机械化程度低、劳动强度大，或力学性能与沿空留巷围岩变形不相适应等缺点，不利于沿空留巷维护和防止采空区漏风、煤层自燃，沿空留巷效果不好。高水充填材料具有支护阻力大、增阻速度快、适量可缩，巷道维护效果好，机械化整体构筑巷旁支护采空区密闭性好、劳动强度小的优点；整体浇注的高水充填材料巷旁支护体能克服传统巷旁支护的根本缺陷，把沿空留巷所需解决的两个关键问题——实现巷旁支护和密闭采空区有机结合起来，充分显示出其技术经济的优越性。自上世纪八十年代初从英国引进了高水充填材料和充填设备，到现在经过引进、吸收、消化，研制成功我国自己的高水充填材料和充填设备，其性能达到或超过英国的材料和设备，它标志着我国在沿空留巷技术领域已经达到了世界先进水平。硬石膏巷旁支护在德国有大量应用，由于留巷成本昂贵、输送管道磨损严重、粉尘大，我国基本没有应用。膏体材料充填沿空留巷具有较大的支护阻力，但管路输送阻力大，对输送泵和管路要求高，经常发生管路堵塞的问题；另外，膏体充填沿空留巷需要的固体材料量大，它的质量浓度大，大于75％，固体材料至少有3种以上，即胶结料、煤矸石、粉煤灰，因此，膏体材料充填沿空留巷存在设备投资大、矿井辅助运输量大、搅拌均匀比较困难，上述难题对沿空留巷效果会有一定的影响。 柳家庄煤矿为山西凌志投资集团的一个现代化矿井，是国家优质主焦煤生产基地。随着矿井产量和效率的不断提高，要求成巷速度越来越快，而传统的三巷掘进方式越来越不能满足采掘接替的需要，同时也造成大量焦煤资源的浪费。由于沿空留巷技术具有降低巷道掘进率、提高煤炭采出率、减小工作面隅角瓦斯含量、实现Y型通风等优点，因此，有必要针对柳家庄煤矿5211综采工作面煤层、顶底板力学性质等生产地质条件，开展高水充填材料巷旁充填沿空留巷技术的系统研究对解决5#煤层回采工作面布置、保证接替、降低开采成本等具有重要的意义，同时，对推动沿空留巷技术发展具有重大的理论意义和实际应用价值。 5211综采工作面生产地质条件概述 5211进风顺槽为5211综采工作面的进风顺槽。井下相对位置位于本矿井田5#煤层西采区北部，南为西采区三条主要运输、通风巷道（西采区轨道巷、西采区皮带巷、西采区回风巷），北接山西东辉煤焦邓家庄煤业有限公司实体煤层，西为本矿实体井田，东接5210已采综采工作面。地面标高为+922.5~+825m，工作面标高为+639~+660m，其工作面采掘工程平面图见图21所示。 图21 5211综采工作面采掘工程平面图 该工作面为4层煤和5层煤合采。4#煤层平均厚度为1.6m，5#煤层平均厚度为1.8m，4#、5#煤层之间夹矸平均厚度为0.5m。煤层结构简单，顶板岩性为灰色砂质泥岩、砂质泥岩；底板为砂质泥岩、灰色砂质泥岩。煤层倾角为3°—6°，平均4°，稳定可采，属近水平煤层。煤层