xx煤矿yy工作面机巷柔模注浆沿空护巷方案Word下载.docx
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工作面支护采用ZY4000/09/21型支撑掩护式液压支架支护；
采煤工作面生产按“三八”制正规循环组织生产，两采一准，每班割煤4刀，每刀截深0.6m，日割煤8刀，日推进度为4.8m。
日生产能力为1700吨,月推进度为120m，月生产能力为4万吨。
2.沿空掘巷与沿空护巷选择
2.1沿空掘巷施工方案
方案1：
留设保护煤柱进行沿空掘巷
在工作面开采后，采空区矸石自然跨落充填yy机巷，在yy机巷下方留设5m保护煤柱，由yy机巷尾端开口施工煤巷，作为3133工作面的风巷使用；
由于原yy机巷掘进施工时抽放钻孔控制范围不足，需要上区域防突措施，共计需要补钻孔300个，钻孔工程量23100m。
沿空掘巷施工直接费用明细表
方案编号
项目
单价
费用
合计
备注
方案1
增设溜煤系统
煤仓施工费
241.72元/方
6.04万
1026.26万（6841.7元/m）
容量250m3（含人工，炸药雷管等材料费用）
煤仓浇筑
560元/方
2.69万
48m3（含人工材料）
钢材（工字钢铁板等）
3600元/吨
4.54万元
12.6吨（含平台钢板，篦子所使用钢材等）
铺设钢材人工费用
1.4万
给矸机（溜煤嘴）
33000元/台
6.6万元
两台
溜煤嘴安装及平台施工人工费
1.2万
溜煤眼67m
3000元/m
20.1万
巷道230m
4435.87元/m
102.02万
掘进230m，直接费用（含人工、材料、通风、电费等）
巷道掘进
3907.07元/m
586.07万
掘进1500m直接费用（含人工、材料、通风、电费等）
施工钻孔
128m
295.6万
23100m
少回收煤量5*1.6*1500*1.45=17400吨
方案2：
无保护煤柱进行沿空掘巷
在工作面开采后，采空区矸石自然跨落充填yy机巷内，再对yy机巷内跨落的矸石进行注浆充填，使yy机巷内跨落的矸石形成一个整体。
然后再在yy机巷跨落的矸石下方延煤层掘进一条巷，作为3133工作面的风巷使用，采用此掘进方式，掘进巷道在自然释放范围内，不需要上区域防突措施；
巷道设计长度为1500m，为了保证在掘进过程中的安全及巷道顶板支护的质量，只进行回采工作时需要对跨落的矸石进行注浆，预计每米注浆量为3.5m3。
方案2
1124.45万（7496.4元/m）
巷道注浆
751元/m3
393.8万
每米注浆3.5m3
方案3：
在原机巷位置进行沿空掘巷
在工作面开采后，采空区矸石自然跨落充填yy机巷，再对yy机巷内跨落的矸石以及yy机巷采空区侧5m范围内进行注浆充填，使yy机巷内跨落的矸石以及机巷上方5m范围以内跨落的矸石形成一个整体。
然后再在原yy机巷位置通过掘进充填的岩石头成巷，作为3133工作面的风巷使用，巷道设计长度为1500m，该方案每米需要注浆量约为6.4m3。
方案3
架料巷道施工费用
5959.8元/m
893.97万元
1614.87（10765.8元/m）
720.9万元
每米注浆6.4m3控制巷道以外3-5m。
沿空掘进各方案布置图
2.2沿空掘巷与沿空护巷选择
综合上述三个方案，采用沿空掘进巷的方式需要增设溜煤系统，将增设溜煤系统、防突、注浆等费用分摊到掘进延米中，巷道的掘进成本较高，且工作面回收煤量将减少3%,同时掘进巷道需要增加一个头面的施工人员。
若采用沿空护巷方式，下区段（3133）工作面开采时将少掘进一条巷道，能缩短工作面接续时间，大量节省材料成本，不仅减少掘进施工队伍，提高回收煤量，而且还可以为下一个工作面开采留有足够的治灾时间；
综上所述，矿井yy工作面采用沿空护巷护yy机巷作为3133工作面风巷使用。
3.国内外沿空护巷现状
根据沿空护巷巷内和巷旁支护方式的演变过程，我国沿空护巷技术的发展历程，大致可分为以下四个阶段。
第一阶段，20世纪50年代起，在煤厚1.5m以下的煤层中尝试着用矸石墙作巷旁支护，巷内主要采用木棚支护。
由于存在着矸石的沉缩量大、巷内支架变形严重、维护工作量大、工人垒砌矸石的工效低、劳动强度大、安全性差等问题，应用范围受到极大限制。
第二阶段，20世纪60年代至70年代，在1.5-2.5m厚的煤层中应用密集支柱、木垛、矸石带、砌块等作为巷旁支护，巷内多采用木棚、工字钢梯形支架支护，沿空护巷取得了一定成功，并得到了一定程度的应用。
第三阶段，20世纪80年代至90年代，在大力推行综合机械化采煤后，随着采高不断增大，我国煤矿工作者在引进、吸收国外的沿空护巷技术的基础上，发展了巷旁充填留巷技术，巷内多采用型钢可缩性金属支架。
90年代初期，沿空护巷理论与技术有了较大的发展，但由于巷内支护大多为被动支护，加之巷旁充填技术还不完善，其支护技术难以适应大断面沿空护巷的要求，在90年代中后期，沿空护巷技术的应用范围又呈减少趋势。
第四阶段，21世纪以来，随着锚网索支护技术的推广应用和巷旁充填技术的不断完善，多种巷旁充填工艺、充填体材料得到广泛利用，如膏体、泵送混凝土、高水材料及顶板超前预裂爆破成巷技术等，并得到大力推广。
部分学者在厚煤层综放工作面进行了沿空护巷技术试验研究，如潞安矿务局常村煤矿S2-6综放工作面，巷内采用锚梁网索联合支护，巷旁支护运用高水材料充填加上空间锚栓加固网技术，进行综放大断面沿空护巷试验，并取得初步成功。
世界上一些主要产煤国家为了达到少掘巷道，增加煤炭资源回收率，增大生产的连续性，达到提高矿井经济效益的目的，采用了往复式Z形开采的沿空护巷方法，分别布置前进式和后退式工作面，以实现无煤柱开采。
前苏联、德国、英国、波兰等国家在沿空护巷技术、沿空巷道围岩变形力学机理等方面做了大量的研究工作。
AA集团主要沿空护巷方式：
（1）煤层倾角<
8°
，矸石袋、超前预裂爆破成巷；
（2）煤层倾角倾角8-12°
，矸石袋或砌块、超前预裂爆破成巷；
（3）煤层倾角在20°
-50°
采用矸石袋、泵送混凝土或砌块巷帮支护，部分矿井同时采用了超前预裂爆破；
（4）倾角>
50°
，垮落矸石自然充填及注浆加固。
根据国内外沿空护巷发展形式，以及AA集团各矿井成熟的沿空护巷方式，我矿煤层赋存条件及顶底板情况，拟采用砌块或浇筑混凝土进行巷帮支护，超前预裂爆破，采空区矸石自然跨落充填的方式进行沿空护巷。
4.沿空护巷支护区域划分
yy采煤工作面在推进过程中护yy机巷，作为3133采煤工作面的风巷使用，如图1所示。
根据AA集团沿空护巷技术规范研究成果，参考龙滩矿井护巷经验，结合xx煤矿煤层赋存状况实际，确定采用超前预裂爆破成巷、巷帮墙体采用砌块或混凝土浇筑支护工艺沿空护巷。
将工作面前后方的机巷和沿空护巷的支护情况分为5区域，分别是工作面前方的原支护区、工作面前方20米范围内的超前支护区、工作面支架及护巷墙体施工6-7m范围内的护巷操作区，工作面后方（护巷支架后方）70米以内的加强支护区、工作面后方70米以外（护巷支架后方）的护巷支护稳定区（详见附图1：
yy机巷沿空护巷支护平面布置示意图）。
图1：
yy机巷沿空护巷支护平面布置示意图
4.1原支护区
原始支护区为巷道原支护形式，即锚、网、索+钢筋梯联合支护方式，钢筋梯延巷道倾向布置，顶板锚杆间排距0.9m×
0.8m、长度2.2m，在巷道顶板中间和矮帮位置施工锚索取代锚杆、锚索采用φ15.24mm的钢绞线、单排锚索间距3.6m、中间位置锚索长度7.8m、矮帮位置锚索长4.3m，两帮锚杆间排距0.9m×
0.8m、长度1.8m，金属网网孔5cm×
5cm。
（详见附图2：
yy机巷原支护断面图）。
图2：
yy机巷原始支护断面图
4.2超前支护区
超前支护区为工作面前方20m区域，在巷道顶板完好段采用单体液压支柱配合3m长钢梁分别对巷道高帮和低帮进行加强支护，高帮、低帮支柱间距均为1m，支柱离巷帮不得大于200mm；
高帮支柱按照倾角75°
进行施工，矮帮支柱按照铅垂方向施工，支柱上方采用11#工字钢连接，支柱下方掏至硬底，若无法掏硬底时，脚窝深度不小于200mm；
超前支护（切割煤壁至煤壁前方）不小于20m，其支护距离紧随综采支架推移方向循环迈步进行。
矮帮支柱采用DW20-300/100X单体液压支柱，高帮支柱采用DW45-250/110X（T）单体液压支柱支柱间距1000mm。
（详见附图3:
yy机巷超前增加支护断面图）
图3：
yy机巷护巷超前增加支护断面图
4.3护巷操作区
护巷操作区为护巷墙体施工操作段，从工作面煤壁位置至工作面支架尾部区域为护巷操作区，长度为6-7m，护巷操作时在工作支架下方进行，当割煤完成，支架向前推移后，护巷墙体末端在处于支架尾部时，必须要先进行护巷墙体施工后方可再次移架，在护巷墙体施工之前必须在支架下方按照间距1m布置单体液压支柱，支护与巷道顶板成75°
角；
护巷墙体采用混凝土模块进行砌筑或混凝土浇筑两种方式，墙体作业在护巷支架下方进行。
由于墙体作业在支架下方进行，为了保证墙体作业有足够的空间，支架下缘离巷帮的距离控制在2.3-3m范围之内，经过多方了解，当支架下缘3m范围以内，采煤机均能够实现切割。
每次割煤移架后，必须在支架下方每间隔不小于1m布置一排单体液压支柱，支柱与顶板成85°
角，墙体施工只能在支架下方进行，当墙体砌筑至离工作面煤壁2m时，停止砌墙，待工作面向前推进后，再进行砌墙作业；
在工作面向前推移时，支架末端不能迈过砌筑好的墙体，同时要保证墙体末端离煤壁的距离不超过5m，当墙体末端离煤壁超过5m时必须先进行砌墙作业后方可割煤推溜。
工作面下出口采用单体液压支柱配合11#工字钢梁进行支护，单体液压支柱按照间排距1m×
1m进行布置，11#矿工钢长3m，沿巷道走向布置。
（详见附图4、5、6、7:
yy工作面下出口支护图）
附图4：
护巷操作区及工作面下出口支护示意图
附图5：
护巷操作区及工作面下出口支护放大图（最大空顶距离）
附图6：
工作面下出口支护断面图
附图9：
护巷操作区及工作面下出口支护放大图（最小空顶距离）
4.4加强支护区
加强支护区：
在护巷墙体施工好后，随着支架向前推移，支架后方（采空区方向）70m范围以内为加强支护区，巷道内的加强支护与工作面前方20m范围内的超前支护相同，即工作面后方70m范围内巷道内的单体液压支柱不撤除；
同时在工作面护巷工作完成后，在巷道后方对护巷墙体及巷道顶板上半部进行挂网喷浆作业，网片采用Ф6mm、网格为50mm×
50mm的铁丝网，网片采用铁丝绑扎在巷道顶上的支护锚杆及锚索上，护巷墙体上网片绑扎在墙体拉杆上，网片绑扎好后再对其进行喷浆，喷浆厚度为50mm，巷道顶板与墙体交接的三角区域喷浆厚度不得低于100mm（详见附图10：
护巷加强支护段断面图）。
附图10:
护巷加强支护段断面图
4.5护巷稳定区
护巷稳定区为工作面向前推进后，采空区侧顶板压力稳定后的区域（工作面后方70m区域），在采空区侧顶板压力稳定后方可撤出加强支护所用的单体液压支柱（详见附图11:
护巷稳定区支护断面图）。
图11：
护巷稳定区支护断面
5.yy工作面沿空护巷方案
5.1沿空护巷支架选择
根据3.3护巷操作区节介绍，护巷墙体离工作面煤壁的最小距离为2m，离工作面的最大距离需要根据工作面支架的支护长度进行确定。
由于护巷操作在工作面支架下方进行，且为了保证采空区矸石不窜至yy机巷内，所以护巷墙体与工作面支架至少保证有500m的交错长度，所有护巷墙体离工作面煤壁的最大距离=支架支护长度-500mm；
根据嘉华机械设计的排头架长度为5.1m，当支架伸缩后，有效的支护长度为4.5m，所有采用嘉华机械设计的普通支架，每次允许护巷最大长度=4.5-0.5（支架与护巷墙体交错长度）-2（护巷墙体离工作面煤壁最短距离）=2m；
若采用普通支架，每天需要增加护巷次数方可保证与工作面推进度向配合，从而达不到生产要求；
若采用AA开采所设计的护巷支架，支架的有效的支护长度为5.5m，每次允许护巷最大长度=5.5-0.5-2=3m；
若每次护巷墙体能够施工3m，每天进行两次护巷墙体施工即可以保证工作面4.8m的日推进度。
综上采用AA开采所设计的护巷支架能够更好的满足xx煤矿首采工作面的正常生产。
5.2巷帮支护方案制定
护巷支架+料石墙体
（1）墙体支护设计
yy机巷在砌筑护巷墙体之前，先在巷道高帮施工一排锚索，锚索采用锚索φ15.24、L=7.8m、按照间距1.8m进行布置。
护巷墙体底座宽度为1m（底座每0.5m一个台阶找平）、接顶处宽0.5m，底座宽1m墙体高度不低于1m，1m宽墙体砌筑至高1m后逐渐收缩墙体宽度，收缩墙体宽度时只收缩墙体的采空区侧，巷道侧墙体按铅垂布置直至接顶，接顶处墙体宽0.5m（详见附图4），各砌块间用水泥砂浆错缝砌筑。
每次砌筑长度主要取决于工作面推进度及砌筑作业制度。
本工程每天砌筑一次，一班作业，yy工作面每天推进3m，则每次砌筑长度为3m，砌筑高度为采空区铅垂高度，取平均值为1.84m，实际砌筑高度等于砌筑处顶底板间铅垂高度。
要求混凝土砌块墙面距巷旁0.3m，垂直砌筑，与顶板间空隙20cm，其内用木材接顶。
各砌块间用水泥砂浆错缝砌筑。
沿空护巷支护好后，护巷断面净宽不小于4.2m，高帮净高不得低于4.02m（详见附图12：
yy机巷料石墙体增加支护断面图）。
图12：
yy机巷料石墙体增加支护断面图
（2）巷帮及工作面下出口支护工艺
①施工（支护）工序：
安全检查→支架下方单体液压支柱支护→施工高帮锚索→墙体底板找平→墙体砌筑→工作面割煤移架。
②每次割煤移架后，必须在支架下方每间隔1m施工一排单体液压支柱，支柱与顶板成85°
角，墙体砌筑只能在支架下方进行，当墙体砌筑至离工作面煤壁2m时，停止砌墙，待工作面向前推进后，再进行砌墙作业；
在工作面向前推移时，为确保支架末端不移过砌筑好的墙体（确保护巷墙体与工作面支架之间有不小于500mm的交错长度），必须保证墙体末端离煤壁的距离不超过5m，当墙体末端离煤壁超过5m时必须先进行砌墙作业后方可割煤推溜，所以每次护巷墙体的砌筑长度为3m（详见附图13：
护巷操作区及工作面下出口支护示意图）。
③工作面下出口采用“一梁三柱”棚式钢梁（单体液压支柱+11#工字钢梁）进行支护,单体液压支柱按照间距1m×
1m进行布置，11#矿工钢长3m，沿巷道走向布置；
棚式钢梁分别布置在巷道的高帮和低帮。
附图13：
附图14：
附图15：
工作面下出口增加支护断面图
附图16：
（3）每米经济指标
序号
材料名称
规格
数量
价格（元）
1
混凝土预制块材料费
500*200*200
62根
10元/根
620
按照龙滩招标价500元/m3折算
2
木料
1200*140*140
3根
元/根
84.63
枕木的单价为28.21元/根。
3
喷浆材料
0.6m3
430元/m3
258
含回弹了，参照矿井发生的喷浆材料费用核算。
4
炸药
2kg
6280元／吨
12.56
采购价
5
雷管
2发
1.1元／发
2.2
6
聚能管
2根
22元/根
44
3m／根，pvc管6元／m，加工费4元／根
7
人工费用及附加
2678
按照20（12万/人·
年）人运料砌墙，年推进度900mm进行核算
8
220根单支租赁费
43
9
通风、电费、运输费
323
10
4065.39
（4）劳动组织
由于砌墙工艺不能很好的与工作面割煤平行作业，因此采用砌墙护巷的施工方式，采用“三.八制”的作业，只有一个班进行护巷墙体砌筑作业，即中、夜班进行割煤作业，早班进行检修及砌墙护巷作业，每班护巷进度最大为3m，因此工作面中、夜班最多割煤5刀，推进度为3m；
达不到工作面日推进度4.8m的生产要求，若采用预制混凝土块砌筑墙体的护巷方式只能降低工作面的推进度，减少工作面的产量。
柔模注浆+护巷支架
（1）柔模注浆支护设计
yy机巷护巷墙体采用柔模注浆的方式浇筑墙体，柔模混凝土墙体厚度为1m，高度以工作面采高为准（平均采高为1.6m，柔模高度根据工作面实际采高进行调整），墙体与顶板夹角95°
，每次柔模浇筑达到初凝后方可推溜移架，柔模墙体施工必须在支架下方进行（详见附图17：
柔模墙体支护断面图）。
附图17：
柔模墙体增加支护断面图
（2）柔模注浆施工工艺
施工（支护）工序：
安全检查→底板清收→施工顶、底锚杆→挂摸→钢筋绑扎→柔模外缘施工体液压支柱→浇筑混凝土→清洗输送泵→工作面割煤→推溜移架→支架下方支护
①清底、打顶底锚杆
挂设柔模前先用铁锹将柔模挂设处底板上的矸石、淤泥等杂物清理干净，必须保证此处底板平整；
底板平整是保证柔模泵注时内外受力均等、柔模良好成形的先决条件。
待清理完毕后在柔模墙对应位置的顶、底板施工顶锚杆和底锚杆，顶锚杆位置为柔模墙体上方，底锚杆位置为柔模墙体下方，锚杆间排距按照1.2m×
1.5m进行布置，锚杆长度为1.6m，施工好的锚杆用于挂设柔模。
②挂模
柔模拆包穿插完顶部内外圆钢后必须用扎丝进行绑扎，间隔要求30cm进行绑扎一道。
四角用稍长的单股铁丝与圆钢边角进行捆绑，捆绑必须牢固可靠，柔模内中间位置每间隔1m采用一根长1.2m的拉杆进行绑扎，拉杆两端在柔模外露100mm，且外露处使用托盘固定；
柔模下方打单体支柱不得少于4根，单体支柱间距不得大于1m。
并保证不能影响软管绑扎。
③设备布置
浇筑混凝土采用柔模混凝土制备输送机组，型号为KTRHZSJ-30。
井下混凝土制备输送系统包括：
煤矿用刮板式上料机（55kW、660/1140V）、煤矿用混凝土搅拌机（55kW、660/1140V）和煤矿用混凝土泵（110kW、660/1140V），混凝土生产能力为50m3/h，井下设备的最大可靠输送距离为400m。
KTRHZSJ-30柔模制备输送机组井下部分整体尺寸与解体尺寸表
名称
整体尺寸（长/宽/高）
解体尺寸（长/宽/高）
煤矿用混凝土泵
5100/1500/1600
料斗1100/1500/1600
动力4000/1500/1600
煤矿用混凝土搅拌机
4400/1600/1850
平台3400/1600/1200
搅拌槽3400/1230/700
煤矿用刮板式上料机
5100/1500/2000
机头2000/1200/800
变坡3100/1200/800
井下柔模混凝土制备输送机组
沿空留巷施工设备配套表
设备名称
单位
矿用混凝土泵
台
混凝土输送
矿用刮板上料机
井下混凝土上料
矿用混凝土搅拌机
井下混凝土二次搅拌
配套管路
米
300
柔模混凝土制备输送机组安设在yy机巷采煤工作面的采空侧，输送机组离工作面的距离控制在50-200m范围之内，随着工作面推进向前移动。
（附图18：
柔模注浆设备布置图）
附图18：
柔模注浆设备布置图
④注浆浇筑工艺流程
地面制备干混料→通过yy工作面放水石门（yy机巷尾端）运输至yy工作面机巷柔模混凝土制备输送机组后方→通过上料机将干混料运输至搅拌机→加水、搅拌均匀→通过混凝土泵和管路将混凝土输送至柔性模板内。
（3）工作面下出口支护
为了保证工作面下出口顶板完好、支护可靠，工作面下出口采用单体液压支柱配合铰接顶梁方式进行支护，在支架下方未进行护巷浇筑区域0.7m及1.5m处分别布置一排单体液压支柱，支柱与顶板的夹角为85度，支柱按照间距1m进行布置，支柱离煤壁最大距离不得超过1m；
在巷道矮帮离帮200mm处按照铅垂方向施工一排单体支柱，支柱间距1m，支柱采用11#矿工钢连接；
在巷道的高帮布置一排单体支柱，支柱间距1m，支柱倾角为75度，支柱采用11#矿工钢连接，当墙体浇筑至离工作面煤壁2m时，柔模施工，待工作面向前推进后，再进行浇筑作业；
在工作面向前推移时，为确保支架末端不移过浇筑好的墙体（确保护巷墙体与工作面支架之间有不小于500mm的交错长度），同时保证墙体末端离煤壁的距离不超过5m，当墙体末端离煤壁超过5m时必须先进行柔模注浆后方可割煤推溜，所以每次护巷墙体的浇筑长度为3m；
施工过程中，离工作面煤壁1m
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