沿空留巷技術(shù).doc

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1、沿空留巷技術(shù)近年來，淮南礦區(qū)發(fā)展卸壓開采抽采瓦斯技術(shù)，將煤炭開采、瓦斯治理、巷道支護(hù)、地溫地壓治理等安全技術(shù)難題統(tǒng)籌考慮，提出了無煤柱煤與瓦斯共采的構(gòu)想，規(guī)劃實(shí)施了一批科研攻關(guān)項(xiàng)目，取得了技術(shù)和工程實(shí)踐的突破，這一歷程可分為三個(gè)階段：第一階段，2004~2007年，技術(shù)攻關(guān)階段，以新莊孜礦52210工作面、顧橋1115（1）工作面為試驗(yàn)點(diǎn)，系統(tǒng)研究留巷圍巖控制、巷旁充填材料、留巷裝備及工藝、瓦斯抽采等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了Y型通風(fēng)和煤與瓦斯共采，并成功舉辦全國“低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)場推廣會”，在煤炭行業(yè)獲得廣泛影響，研究成果獲得2008年度煤炭工業(yè)科技

2、進(jìn)步特等獎和2009年度國家科技進(jìn)步獎。第二階段，2008~2010年，技術(shù)調(diào)整和推廣階段，在皖北臥龍湖礦、淮北朱莊礦、鐵煤小青礦、山西沙曲礦及集團(tuán)謝一礦、潘二礦和新莊孜礦等開展工程驗(yàn)證和推廣工作，20余個(gè)集團(tuán)內(nèi)外的留巷工程實(shí)踐表明，淺部留巷可行，深部留巷全面來壓、劇烈變形，巷道難以維護(hù)，以丁集礦1311（1）工作面為例，工作面回采380m后，迫于巷道的嚴(yán)重變形不得不放棄留巷。第三階段，2010年至今，技術(shù)升級和再創(chuàng)新階段，以朱集礦1111（1）工作面為標(biāo)志，通過支護(hù)理念及技術(shù)、充填材料、充填系統(tǒng)自動化等方面的再創(chuàng)新，初步實(shí)現(xiàn)了深井留巷成功，形成了無煤柱卸壓開采和

3、煤與瓦斯共采模式。由此可見，自淮南礦區(qū)開發(fā)Ｙ型通風(fēng)沿空留巷技術(shù)以來，該項(xiàng)技術(shù)始終處于不斷創(chuàng)新和發(fā)展之中，并已成為礦區(qū)安全生產(chǎn)、高效開采的核心技術(shù)。為推動該項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，全面推動留巷技術(shù)在礦區(qū)的應(yīng)用，滿足礦區(qū)仍至全行業(yè)下一步推廣應(yīng)用要求，現(xiàn)從留巷圍巖控制技術(shù)，留巷工藝、裝備及材料，瓦斯抽采技術(shù)等三方面對留巷技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行總結(jié)，并對下一步的發(fā)展提出展望。一、留巷圍巖控制技術(shù)（一）留巷圍巖控制原理、技術(shù)及原則研究指出工作面回采后，基本頂巖層在形成大結(jié)構(gòu)之前的強(qiáng)烈回轉(zhuǎn)使沿空留巷經(jīng)受強(qiáng)烈的采動影響，留巷幫頂出現(xiàn)顯著的剪切應(yīng)力集中，合理的巷內(nèi)支護(hù)形式應(yīng)克服這種剪切破壞；同時(shí)

4、沿空留巷內(nèi)層支護(hù)圍巖小結(jié)構(gòu)很難承受外層巖體大結(jié)構(gòu)運(yùn)動回轉(zhuǎn)過程中巖層移動造成的強(qiáng)烈破壞，不能實(shí)現(xiàn)自穩(wěn)，應(yīng)采取階段性輔助加強(qiáng)措施。由此形成了巷道組合錨桿支護(hù)、巷旁充填墻體、巷內(nèi)輔助加強(qiáng)支架“三位一體”的沿空留巷圍巖整體支護(hù)原理。采用抗剪切性能的超高強(qiáng)度、高預(yù)緊力、系統(tǒng)高剛度為核心的“三高”錨桿支護(hù)技術(shù)，形成高強(qiáng)主動、高阻穩(wěn)定的錨桿支護(hù)圍巖承載結(jié)構(gòu)，可以有效控制巷道掘進(jìn)期間的變形。留巷前采用高強(qiáng)噴錨注加固技術(shù)，一方面高壓漿液將巷道破碎區(qū)內(nèi)圍巖大裂隙封堵，小裂隙也在高壓下趨于閉合，提高了圍巖的完整性；另一方面通過噴注給錨桿索提供著力基礎(chǔ)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了錨桿索的全長錨固，提高了

5、錨固系統(tǒng)的整體剛度，優(yōu)化了巷道圍巖的受力環(huán)境，有助于巷道圍巖適應(yīng)隨后的采動影響。在具體手段上實(shí)現(xiàn)了由普通無縫鋼管單一注漿向中空注漿錨索錨注一體化的跨越。針對深井留巷變形快速、劇烈的特點(diǎn)，開展留巷圍巖加固空間的科學(xué)合理劃分，提出基于四大控頂區(qū)的留巷頂板控制思路：超前撕幫控頂區(qū)、端頭支架控頂區(qū)、預(yù)充填控頂區(qū)、充填墻體控頂區(qū)。超前撕幫控頂區(qū)明確了沿空留巷超前開缺口加固的重要性，指出開缺口加固不僅能夠給充填提供安全的工作空間，而且可以保證充填墻體快速承載，為留巷盡早穩(wěn)定創(chuàng)造條件；端頭支架控頂區(qū)明確了工作面上端頭T型空間頂板維護(hù)的重要性；預(yù)充填區(qū)域控頂區(qū)指出為了維護(hù)充填區(qū)域

6、頂板的完整性，減小充填體初始載荷，可在充填體內(nèi)布置木點(diǎn)柱等加強(qiáng)頂板控制；充填墻體控頂區(qū)明確了在墻體砌筑初期其強(qiáng)度的不足，需要在墻體里側(cè)補(bǔ)打單體液壓支柱及木垛等主被動相結(jié)合的措施，保證巷道的穩(wěn)定。提出沿空留巷圍巖控制的6項(xiàng)原則：分段留巷原則、分類加固原則、適時(shí)支護(hù)強(qiáng)度最大化原則、采前巷道變形最小化和長期穩(wěn)定原則、高強(qiáng)度低密度的參數(shù)選取原則、技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化原則。六大原則的提出，明確了留巷圍巖控制需要在留巷前甚至掘進(jìn)時(shí)根據(jù)頂?shù)装迩闆r科學(xué)分類，有針對性的進(jìn)行適時(shí)加固并實(shí)現(xiàn)加固強(qiáng)度最大化，從而能夠保證采前巷道變形最小化和長期穩(wěn)定，為留巷時(shí)圍巖變形留出富裕空間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)

7、濟(jì)最優(yōu)化；在支護(hù)參數(shù)選取時(shí)，應(yīng)采用新型“三高”錨桿、大直徑錨索、中空注漿錨索、錨索束等超高強(qiáng)度支護(hù)技術(shù)，減小支護(hù)密度，加快施工速度，降低加固成本。（二）堅(jiān)硬頂板留巷區(qū)域應(yīng)力優(yōu)化原理及技術(shù)針對堅(jiān)硬頂板條件下的留巷，提出留巷區(qū)域應(yīng)力優(yōu)化的原理和技術(shù)：在適宜的時(shí)間，以合適的方式，在頂板關(guān)鍵位置預(yù)裂，調(diào)整其破斷形式，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)狀態(tài)，加快頂板破斷、回轉(zhuǎn)速度，縮短采動應(yīng)力作用時(shí)間，降低支承應(yīng)力集中程度，實(shí)現(xiàn)留巷區(qū)域應(yīng)力場分布的優(yōu)化；縮短頂板巖層的運(yùn)動周期、減少采動對留巷的作用時(shí)間，為沿空留巷創(chuàng)造有利的應(yīng)力環(huán)境。在淮北朱仙莊礦、晉城鳳凰山礦、淮南潘一礦東區(qū)等留巷工作面，采用了超

8、前頂板深孔