浅谈小河口煤矿首采工作面沿空留巷技术Word格式文档下载.docx

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根据小河口煤矿生产接续及现场实际情况，选择11801工作面回风顺槽和运输顺槽作为沿空留巷巷道，留巷成功后分别作为11803工作面的运输顺槽和11805工作面的回风顺槽。

11801工作面及两巷顺槽的基本条件如下。

1、地质概况

1）地面相对位置及邻近采区开采情况

回采工作面布置如图1所示。

图1工作面布置示意图

2）煤（岩）层赋存特征

18煤层结构及顶底板情况如表2所示。

表2煤层结构及顶底板情况

顶底板名称

岩石名称

厚度（m）

硬度

岩性特征

老顶

粉砂质泥岩

7.63

6.0

灰、灰黑色中厚层状粉砂质泥岩，产丰富的植物化石及微细粒黄铁矿。

直接顶

泥质粉砂岩

4.01

5.0

灰、灰黑色中层状泥质粉砂岩，底部含燧石团，具水平层理及波状层理。

直接底

粉砂岩

2.95

深灰色薄～中层状粉砂岩互层，具水平层理，解理发育，底部大量含植物化石。

老底

灰岩

4.6

浅灰、灰中～厚层状菱铁质灰岩。

18煤层无煤尘爆炸危险性，不具自燃性。

3）地质构造、水文及瓦斯地质

（1）地质构造

本工作面掘进范围内影响施工的主要地质因素是断层，从揭露煤层情况看，本范围内地质构造比较复杂，如表3所示。

（2）水文地质

工作面顶部有少量的裂隙水，生产过程中局部会以顶板淋水的形式出现，预计最大涌水量10m3/h，正常涌水量5m3/h，对回采有一定的影响。

（3）瓦斯地质

18煤层无煤与瓦斯突出危险性，瓦斯绝对涌出量38.97m3/min。

表3地质构造参数表

构造名称

走向（°

）

倾向（°

倾角（°

性质

落差（m）

对回采的影响程度

f1

55

325

70

正

0.4

较小

f2

80

350

50

1.5

较大

f3

52

f4

125

215

45

1.6

f5

60

330

f6

65

f7

340

85

2、巷道布置

11801工作面西侧为回风巷，沿煤层顶板，破底板施工，巷道为锚杆支护，净宽×

净高=4.2m×

2.4m，净断面为10m2。

主要用于工作面回风和行人。

11801工作面东侧为运输巷，沿煤层顶板，破底板施工，巷道为锚杆支护，净宽×

净高=5.0m×

2.4m，净断面为12m2。

主要用于工作面运煤和行人。

3、采煤方法及回采工艺

1）采煤方法

11801工作面采用倾斜长壁采煤法，综合机械化采煤。

2）回采工艺

11801工作面回采工艺为：

割煤→移架→推溜。

割煤方式为双向割煤，往返一次割两刀，端头斜切进刀，进刀长度不小于25m，截深0.6m。

4、主要经济技术指标·

工作面主要经济技术指标见表4。

表4工作面主要技术经济指标表

序号

项　目

单　位

设计指标

1

工作面长度

m

2

采　高

1.25

3

煤层生产能力

t/m2

1.875

4

循环进度

0.6

5

循环产量

t

147

6

月循环数

个

116

7

月进度

69.6

8

日产量

588

9

月产量

17052

10

在册人数

人

101

11

出勤人数

66

12

出勤率

%

95

13

回采工效率

t/工

8.9

14

坑木定额

m3/万t

15

液压支柱丢失率

‰

16

金属顶梁丢失

17

铁鞋丢失率

18

单位成本

元/吨

150

二、巷旁墙体设计

1、沿空留巷墙体结构设计

小河口煤矿埋藏比较浅，工作面采场及顺槽巷道的压力都比较小，经调查研究分析、比较，选择采用混凝土砌块墙作为沿空留巷巷旁支护。

1）墙体位置及参数

（1）墙体位置

墙体位于巷道采空区侧，巷道宽度回风顺槽4.2m，运输顺槽5.0m，墙宽1.3m，沿空留巷保留原巷道宽度。

墙高砌筑到顶板，平均约1.25m。

如图2所示。

a.回风顺槽

b.运输顺槽

图2墙体位置示意图

（2）巷旁支护墙体强度

巷旁支护墙体的整体抗压强度取20Mpa；

随着工作面的推进，当发现墙体支护强度不够时，应及时调整巷旁支护设计参数。

（3）墙体材料：

采用C30普通混凝土预制砌块。

（4）支护方式：

砌块地面预制，井下人工砌筑形成巷旁支护墙。

2）墙体结构形式

采用加长、加厚混凝土块，错缝纵码砌筑矩形直墙，墙体宽度1.3m，高度1.25m。

墙体结构如图3所示。

图3墙体结构示意图

2、墙体稳定措施

1）沿空留巷墙体厚度为1300mm，由混凝土块砌筑而成，砌缝需用水泥砂浆灌满并沟缝，并且砌块间的缝隙要错开，保证墙体呈连续的整体。

2）为保证墙体的稳定性，在沿空留巷巷道侧距离0.5米墙体支设一路单体支柱绞接顶梁棚。

3）如果留巷压力大，墙体有压裂漏风现象，并且伴有严重侧压，对墙体采取加强稳定支架支护措施，待顶板压力稳定后，在墙体外侧喷射100mm的混凝土封闭墙体，防止漏风。

4）墙体上方用粉煤灰袋接顶。

三、沿空留巷顶板控制

沿空留巷顶板控制主要包括掘进期间、回采影响期间及留巷期间的顶板的控制。

顶板控制的目的是使顶板在留巷前后都保持完整稳定，使巷旁墙体均匀承载。

控制的关键是墙体上方的顶板控制。

因此，为了控制和强化墙体上方的顶板，采用锚网索对墙体上方的顶板进行加固强化，并使得和巷道内的顶板成为一个整体。

由于小河口煤矿煤层厚度低，留巷高度只有1.25m，留巷时锚杆支护施工困难。

结合小河口煤矿的具体情况，提出预控留巷顶板的方案。

其优点是墙体上方顶板在掘巷时支护，留巷时不需再进行支护，工艺十分简单，对采煤干扰降到最低。

1、掘进期间顶板控制

掘进时预控留巷顶板，在采空侧巷帮肩窝处每隔2m加打一根锚索，锚索角度75°

，锚杆长度6m，直径17.8mm。

支护剖面图如图4所示。

a.回风顺槽

b.运输顺槽

图4加强支护示意图

2、回采影响期间顶板控制

1）加强临时支护

根据11801工作面顶板性质及矿压显现特征，工作面出口端头支架后砌墙施工处前后采用“一字梁”配单柱支护方式进行加强支护，具体如下：

（1）工作面从端头架向前20m、向后10m加强支护，支护方式为一字梁配合单体液压支柱支护，一字梁沿巷道走向布置，一字梁型号为DJB1200型。

在此范围内使用4路DJB1200一字梁进行支护，第一路距巷旁墙体500mm支设，中间靠墙体的一路（第二路）距内侧一字梁800mm支设，距中间另一路（第三路）1100mm，最外侧即第四路距第三路1100mm，距回风顺槽外帮700mm。

运输顺槽第一路距巷旁墙体600mm支设，其余间距均为1100mm，每梁一柱，每棵单体均穿铁鞋，单体液压支柱全部使用细油丝绳联锁生根。

（2）从砌墙施工处向后，在原四路一字梁支护下，再增加一路加强支护，靠第一路200mm支设，向后支护10m。

（3）当沿空留巷部分区域顶板破碎或顶底板压力显现较大时，及时采取加强支护措施，在顶板破碎处采用Л型钢配合单体液压支柱支护，Л型钢沿巷道倾向布置，棚距0.8m，一梁3柱或4柱支设，每处支设的Л型钢棚不少于3棚。

（4）由于留巷宽度达到4.2m、5.0米，并且受到两次采动影响，为了保证使用安全，可以在巷道中部用单柱加打一排支撑柱，

（5）一次砌墙长度3米，墙体砌好后，在靠墙体的一路一字梁棚下打牢一梁两柱后，将其他三路一字梁棚撤除，一字梁棚要拖后墙体2米撤除，随砌随撤除。

2）端头支架架后支护

为保证端头支架后砌墙施工工作空间的安全，在砌墙施工地点前、端头架后的空间，使用3路π型钢抬棚支护，即π型钢配合单体液压支柱进行支护，一梁两柱，棚距1.0m，在端头架拉移后，立即在端头架后进行支护。

3、留巷期间顶板补强支护控制

1）顶板补强

由于巷道掘进时已在留巷顶板中部打了两排锚索，因此，留巷中不再加打锚索，如遇断层或顶板破碎时可根据情况再加打锚索。

锚索规格为17.8

6000（mm），加强密度需根据具体情况确定。

2）帮补强

由于留巷后巷道压力增加，为了增加煤帮的稳定性并防止片帮，在实体煤侧的巷帮加挂塑料或金属网并加打至少一排锚杆。

实体侧锚杆在巷道掘进时已全部加打完毕。

因此，留巷时不再补打锚杆，但如遇断层或破碎地段，支护效果变差则需根据情况加强支护。

三、通风系统设计

11801工作面两巷顺槽均沿空留巷，留巷后不再进人，并按《煤矿安全规程》的要求设置栅栏，瓦斯抽放管砌墙时预留并及时接入抽放系统。

为了更好地防止隅角瓦斯积聚，在工作面出口砌墙作业点附近设置风帘增加砌墙作业地点的风量。

瓦斯抽放管砌墙时预留并及时接入抽放系统进行抽放。

11801工作面通风系统如图5所示。

图5工作面及沿空留巷通风系统示意图

四、瓦斯抽放及排水

11801属于高瓦斯工作面，采空区中留存有大量瓦斯，为了保证安全，留存瓦斯应尽可能抽放。

为此，在巷旁支护墙体上方应预留瓦斯抽放孔，以便工作面采过后及时对采空区瓦斯进行抽放。

瓦斯抽放孔留设的方法是在砌墙时预埋直径108mm瓦斯抽放管，抽放管间距为15m。

由于11801工作面为倾斜长壁仰采，留巷及采空区中可能有积水，在低洼处没安设潜水泵排水，墙体底部每隔一定距离应留放水孔。

五、经济效益分析

1、材料成本

1）沿空留巷材料成本

混凝土原材料单价及成本计算结果如表5所示。

表5混凝土原材料单价及成本

指标

水泥

砂

碎石

外加剂

单价（元/吨）

300

30

2000

数量（吨/m3）

0.32

0.67

1.038

0.01

单位成本（元/m3）

96

20.1

31.2

20

每立方米墙单位成本为96+20.1+31.2+20=167.3元，每米墙需要混凝土数量（1.3×

1.25）=1.625m3，混凝土材料成本167.3×

1.625=271.9元/m。

锚索原材料单价及成本计算结果如表6所示。

表6锚索原材料单价及成本

锚索

索具

托盘

锚固剂

单价（元/根）

140

22

28

6.8

数量（根/m）

单位成本（元/m）

13.6

成本（元/m）

203.6

每米墙锚索原材料成本203.6元/m。

根据以上计算，沿空留巷材料成本总计为每米巷道：

271.9+203.6=476元。

2）新掘煤巷材料成本

新掘煤巷的锚杆锚索支护材料平均成本约为400元。

沿空留巷比新掘煤巷材料成本高76元/m。

2、人工效益及工资成本分析

掘进工及留巷工每人每月工资均按5000元计算，月出勤按21.6天算，日工资为5000/21.6=231.48元。

1）沿空留巷工资成本

沿空留巷每班需要留巷工平均5人，每天推进4米。

工资成本为（231.48

5）/4=289.35元/m。

2）新掘煤巷工资成本

采用放炮掘进，根据作业规程，每班掘进出勤平均14人，每班平均进尺2.5米，每天掘进7.5米。

14）/7.5=432元/m。

则沿空留巷比新掘巷道工资成本可节约143元/m。

3、运输费成本分析

11801工作面留巷顺槽每掘进1米产生的运输量为20吨，砌1米墙的运输量为4.1吨，每米多运输15.9吨，按0.01元/米·

吨计算，则沿空留巷比新掘进巷道运输费可节约15.9

1000=79.5元/m。

4、火工品及坑木消耗成本分析

根据《掘进作业规程》提供的参数，炸药消耗量为8.25Kg/m，雷管为消耗量为23.1个/m，坑木消耗为0.05m3/m。

表7火工品及坑木消耗成本

名称

消耗量

单价

成本（元）

炸药

10kg/m

12000元/吨

120

雷管

25个/m

2.5元/发

62.5

坑木

0.05m3/m

1500元/m3

75

合计

257.5

沿空留巷比新掘进巷道火工品及坑木消耗成本可节约257.5元/m。

通过以上几个方面的经济效益分析可知，采用沿空留巷比新掘巷道每米可以节约费用：

76+143+79.5+257.5=556元/m。

5、增产效益

采用沿空留巷后，由于取消了煤柱，每个工作面可以多回收一条4米宽的煤柱，每吨煤按400元计算，则每米巷道可多采出煤炭的效益为1.25

1.35

400=2700元。

总计沿空留巷每米巷道可获得经济效益近556+2700=3256元=0.3256万元。

因此11801工作面193米顺槽沿空留巷产生的经济效益为0.3256

193=62.84万元。

六、结束语

1）采用沿空留巷技术、取消了区段煤柱，提高了回采率，充分挖掘利用煤炭资源，实现了可持续发展。

2）采用沿空留巷技术、少掘了一条巷道，缩短了回采工作面的准备时间，缓解了采掘接续紧张的矛盾。

3）采用沿空留巷技术、推动无煤柱开采的发展，探索了无煤柱开采的新思路，有利于防火和煤矿安全生产。