东滩煤矿一采区沿空巷道大变形机理及控制技术研究.doc

PAGE PAGE 21 - - 东滩煤矿一采区沿空巷道大变形机理及控制技术研究 项 目 实 施 方 案 兖州煤业股份有限公司东滩煤矿 中国矿业大学矿业工程学院 2007年12月17日 目 录 1、项目的必要性…………………………………………………………2 2、研究内容………………………………………………………………11 3、主要经济技术指标、项目最终目标…………………………………13 4、关键技术及创新点……………………………………………………13 5、研究的技术路线及实施的方式、方法、步骤………………………14 6、技术、经济可行性及可靠性分析、论证……………………………17 7、对安全、环境、健康的影响性分析…………………………………17 8、现有基础、技术条件，保证体系……………………………………17 9、经济、社会效益分析…………………………………………………20 10、项目实施进度计划…………………………………………………20 11、经费计划……………………………………………………………21 12、项目负责人、项目组成员及分工…………………………………21 1、项目的必要性 1.1 现状分析 东滩煤矿是兖州煤业股份有限公司的主力生产矿井，是设计年产400万t、服务年限81年的综合机械化开采的特大型矿井，1989年矿井移交投产，2006年生产能力核定为750万t/a。2006年末矿井可采储量29879.4万t，剩余服务年限31.9年，3煤可采储量14943.1万t，服务年限15.3年。井田采用立井开拓方式，一对立井、两个水平、石门贯穿的开拓方式，第一水平标高-660m，第二水平设计标高-745m。两个水平上、下山开采，第一水平开采上煤组第2、3、6煤层；第二水平开采下煤组15上、16上、17、18上2煤层。目前井底车场水平为第一水平, 第二水平还未延深，只在第一水平进行生产。 矿井一直采用沿空送巷无煤柱开采技术，沿空留设煤柱宽度约为3.0m，巷道支护采用高强螺纹钢锚杆、梯型钢带、锚索、网等联合支护技术。近年来在一采区1301、1300、1303综放面回采过程沿空的轨道顺槽矿压显现均比较明显，工作面超前压力影响范围大，达到300～400m；巷道两帮移近量达到3m以上，1303轨顺两帮移近量局部达到4.2m，巷道底鼓量最大达到2.5m以上；巷道断面收缩严重，最严重处巷道断面仅剩2 经过初步调查分析，一采区3煤沿空巷道变形破坏的几个明显的特点为： 1）掘进阶段变形即比其它采区沿空巷道变形明显增加，特别是在回采阶段，采场矿压显现非常剧烈，采动影响范围大，超前工作面300～400m就显现出强烈的采动影响，这在其他矿区的综放沿空掘巷矿压显现中还未曾有过。煤体硬度系数在2～3，相对较硬，有利于巷道支护；但实际巷道维护却很困难，因此一采区沿空巷道矿压显现规律很特殊，影响因素很多，必须针对对其特殊的赋存条件围绕顶板活动规律开展深入研究 2）地质构造复杂。根据一采区采掘工程平面图等资料分析，一采区地质构造复杂，褶皱及次级褶曲发育，褶曲以C7背斜、C8向斜、C8-1背斜为主，轴向为近NE向，区内断层发育，以正断层为主，落差较大的断层就有9条，落差较小的断层则更多。一采区总体上处于一向斜构造盆地内，部分区域正好位于向斜轴的位置，向斜轴地应力和断层的叠加错动影响，使得巷道和采场基本都处于复杂的高构造应力带内，给巷道稳定性维护造成极大不利。 3）顶煤厚。煤层总厚度在10m左右，巷道基本沿底板掘进，顶煤厚度为6～7m。对于煤层总厚度在6m即顶煤在3m的综放沿空巷道，东滩矿已掌握了其矿压活动规律，也积累了丰富的巷道支护技术和手段，矿区已在普遍使用；兴隆庄矿对于煤层总厚度在8 m即顶煤在5m左右的综放沿空巷道的围岩控制技术也较成熟；但对于东滩矿煤层总厚度在10m顶煤厚度为6～7m的沿空巷道的维护，就成为一个新的难题，厚层顶煤的碎胀变形和整体下沉将导致巷道空间的狭小，同时诱导上覆砂岩顶板回转，加剧巷道的破坏和变形，这一特殊条件下的沿空巷道顶板煤体离层控制、围岩结构稳定等 4）煤层中0.5m左右泥岩夹层的存在（见图1），正好位于巷道帮部，这个滑移弱面的存在造成巷道帮部不停的向巷道空间滑移扩张，导致巷道帮部逐渐松散膨胀，最终大范围变形破坏，这是该类条件下沿空巷道帮部变形失效的根本原因之一，必须针对性进行研究并控制这个弱面结构。 5）煤柱尺寸留设问题：目前煤柱留设尺寸为3m，有点偏小。对于沿空巷道若煤柱尺寸留设合适，正常情况下煤柱的变形要大于实体煤帮，而矿区目前沿空巷道帮部矿压显现正好相反，实体煤帮变形量明显大于煤柱侧，说明上覆岩层过大的应力导致煤柱完全破坏，顶板悬臂梁继续大幅度下沉回转，实体煤侧帮部应力大幅度增