沿空留巷技术汇报-ok.ppt

薛湖煤矿高突煤层薛湖煤矿高突煤层矸石充填沿空留巷技术及配套工艺方案矸石充填沿空留巷技术及配套工艺方案神火集团薛湖煤矿神火集团薛湖煤矿神火集团薛湖煤矿神火集团薛湖煤矿河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所2009.112009.112009.112009.11汇报提纲汇报提纲p工程概况工程概况p实施方案实施方案p主要研究内容主要研究内容p技术经济分析技术经济分析2河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所1）主采煤层为单一高瓦斯突出煤层，实施区域防突难度大，巷道掘进安全性差，掘进速度慢，成本高。2）现有工作面接替顺序为跳采，势必形成孤岛工作面孤岛工作面，突出煤层中孤岛，突出煤层中孤岛工作面掘进和回采过程中煤与瓦斯突出的危险性会大大增加工作面掘进和回采过程中煤与瓦斯突出的危险性会大大增加，同时由于采深较大，工作面冲击和突出动力灾害发生的可能性更大。3）主采煤层厚度仅为2.41m，巷道掘进率较高，采掘接替紧张采掘接替紧张。p因此因此，薛湖矿大埋深薛湖矿大埋深突出煤层巷道掘进安全及采掘接替紧张突出煤层巷道掘进安全及采掘接替紧张是制约薛湖煤矿是制约薛湖煤矿发展的两个重大问题。采用沿空留巷技术可有效缓解或解决这两个大问题。发展的两个重大问题。采用沿空留巷技术可有效缓解或解决这两个大问题。1.1.1 1 薛湖矿开展沿空留巷的必要性和紧迫性薛湖矿开展沿空留巷的必要性和紧迫性3技术背景技术背景1河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所薛湖煤矿基本情况薛湖煤矿基本情况p矿井设计生产能力矿井设计生产能力1.2Mt/a，服务年限，服务年限56.4a。井田面积。井田面积约约73.95Km2，可采储量，可采储量8674万吨万吨；p主采二主采二2煤层，煤层，煤层平均厚度煤层平均厚度2.4m；p煤层煤层具有煤与瓦斯突出危险，具有煤与瓦斯突出危险，无自燃发火无自燃发火。；p首采区采用首采区采用条带式俯斜开采条带式俯斜开采；p巷道埋深约巷道埋深约810m左右。左右。p采掘工程平面图见图采掘工程平面图见图1试验工作面概况试验工作面概况p准备试验回采工作面为2106、2107。开采二2煤层、-780水平、采区名称为21采区，地面标高+37.6m，采面标高-773-640m，p煤层厚度03.0m，平均2.41m，煤层结构简单，煤层倾角016，平均7。p煤层赋存稳定，属简单结构中厚稳定煤层。局部有底板隆起，造成煤层变薄。p煤质为贫煤，煤岩硬度较大，为类，构造煤不发育。2106工作面2107工作面2106机巷图图1 采掘工程平面图采掘工程平面图图图2 地质综合柱状图地质综合柱状图2 2 实施方案实施方案图图3 3 充填工作面位置关系充填工作面位置关系1 1）留巷实施地点）留巷实施地点p 充填留充填留21062106机巷机巷92）充填工艺流程及充填工艺系统实施方案实施方案2河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所p充填流程p矸石破碎矸石仓皮带运输螺旋输送机加胶结料、混合搅拌、上充填运输机矸石充填矸石挤压强化移架下一循环充填p巷道超前较强支护巷内加强支护巷道整修p充填工艺总流程见图4图图4 4 充填工艺总流程充填工艺总流程p充填硐室矸石破碎矸石仓2107皮带机2107开切眼小皮带2106机巷螺旋输送机（加胶结料、混合搅拌、上充填运输机）工作面端头充填留巷p充填工艺系统图（图5）图图5 5 充填工艺系统图充填工艺系统图p充填混合材料搅拌充填混合材料搅拌p混合材料主要由破碎矸石及水泥、石灰、黄土等配比而成p材料混合和搅拌在工作面端头进行p混合完成后立即充填到充填地点。工作面端头设备布置见图6。p矸石及混合材料充填与压实矸石及混合材料充填与压实p矸石材料充填输送机支架内充填地点加压挡板压实充填体。充填过程见图7，充填溜子结构见图8，支架压实挡板结构见图9、图1012图7 充填过程图图8 充填溜子示意图图9 充填支架示意图图10 挤压档板结构示意图图6 端头设备布置图点柱（a）A-A剖面（b）B-B剖面（c）C-C剖面充填材料强度及结果p靠巷道内侧23m宽范围内的充填带添加胶结材料，其主要成分为水泥等。p在一定的挤压加载条件下满足巷旁充填支护对强度的要求。23m以外（靠采空区）部分不加任何胶结料，靠合理的含水率和加压强度达到成型和强度要求。p为了保证充填材料有合理的可缩量，对充填结构进行了合理的优化设计，其主导思想是通过加压板的结构，使充填体形成相对软硬结合的再生矸石结构体。混合材料比例%pp矸石破碎及运输矸石破碎及运输矸石破碎及运输矸石破碎及运输图11 矸石破碎硐室位置p矸石充填通风系统p方案一：2107机巷回风方案p方案二：2107机巷进风方案图图12 通风系统图（方案一）通风系统图（方案一）图图13 通风系统图（方案通风系统图（方案二二）193）充填巷道的一次支护及二次支护实施方案实施方案2河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所p一次巷道断面一次巷道断面p 矩形四锚索，七根锚杆矩形四锚索，七根锚杆70700 0750750。支护断面尺寸和规格见图14。p锚杆：锚杆：顶锚杆采用顶锚杆采用202400mm202400mm左螺旋金属锚杆，帮锚杆采用左螺旋金属锚杆，帮锚杆采用 182400mm182400mm玻璃钢锚杆，间排距玻璃钢锚杆，间排距700750mm700750mm，每孔使用，每孔使用3 3根根K2335K2335树脂树脂锚固剂；锚固剂；p盖板：盖板：使用金属托板，使用金属托板，100mm100mm10mm100mm100mm10mm；p锚索：采用锚索：采用15.24800015.248000钢绞线钢绞线，间排距，间排距10501500mm10501500mm，每孔使用，每孔使用6 6根根K2335K2335树脂锚固剂；树脂锚固剂；p锚网：锚网：采用金属钢板网，采用金属钢板网，20001000mm20001000mm，网格，网格16080mm16080mm；p顶板锚杆采用顶板锚杆采用W W型钢带进行联接，加强支护。帮锚杆采用梯子梁进行型钢带进行联接，加强支护。帮锚杆采用梯子梁进行联接联接锚索锚杆图14 巷道断面一次支护设计河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所图15 巷道断面二次支护设计p二次加强支护在充填侧留出二次加强支护在充填侧留出200mm200mm的距离，进行单体液压支柱配工字钢梁加强支的距离，进行单体液压支柱配工字钢梁加强支护，排距为护，排距为600mm600mm。在巷道中间加一排单体液压支柱点柱，排距为。在巷道中间加一排单体液压支柱点柱，排距为1200mm1200mm。为了。为了防止充填体片帮候选人，对充填体外加钢丝网防止充填体片帮候选人，对充填体外加钢丝网河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所p留留巷整修巷整修p工作面工作面从切眼处开始留巷，做为下一个工作面的从切眼处开始留巷，做为下一个工作面的风巷风巷p沿空巷道沿空巷道的整修工作一般落后工作面的整修工作一般落后工作面120m120m开始，具体数据可根据开始，具体数据可根据矿压观测矿压观测确定。确定。p巷道巷道整修时巷内有输送充填料的吊挂式皮带整修时巷内有输送充填料的吊挂式皮带，整修，整修过程中的过程中的矸石矸石直接直接装入皮带运到充填地点充填装入皮带运到充填地点充填，整修整修工作容易和轻松工作容易和轻松，整修后，整修后铺设轨道，即为下一个工作面搬家铺设轨道，即为下一个工作面搬家准备好条件准备好条件河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所234）充填留巷生产系统图16 充填留巷生产系统244）工作面搬迁图17 工作面搬迁路线254）充填留巷瓦斯抽放系统瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯抽放图18 瓦斯抽放管路布置主要研究内容主要研究内容3河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所地质、开采技术条件调研分析沿空留巷围岩压力分布理论分析沿空留巷围岩移动及控制理论分析充填工艺流程及配套设备实验研究充填体材料配比及强度实验井下充填体现场配比及工艺模拟实验充填工艺和设备安装调试理论研究实验研究现场试验充填过程现场实验及相关参数测试充填液压支架改进及支护性能实验高突煤层矸石充填留巷科学开采系统及开采体系瓦斯抽采系统及其参数优化充填开采各生产系统优化沿空巷道矿压监测及稳定性评价p井下矸石运输（或地面矸石回运）p矸石临时存储及破碎p充填体材料混合搅拌p充填设备（包括充填支架、充填溜子、充填模具）271）建立沿空留巷矸石充填系统27主要研究内容主要研究内容3河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所u对具体的试验工作面，根据其回采工艺、巷道布置、生产系统对具体的试验工作面，根据其回采工艺、巷道布置、生产系统及相关巷道及设备参数，优化充填工艺流程，实现充填成本最及相关巷道及设备参数，优化充填工艺流程，实现充填成本最小化及充填工艺简单化。小化及充填工艺简单化。2）优化充填工艺流程28主要研究内容主要研究内容主要研究内容主要研究内容3河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所u运用力学理论及数值模拟方法，对充填带顶板运移规律、充填体运用力学理论及数值模拟方法，对充填带顶板运移规律、充填体受力分布、充填体变形移动特征等进行研究，为选择矸石充填带参数和受力分布、充填体变形移动特征等进行研究，为选择矸石充填带参数和支护参数的提供依据。支护参数的提供依据。u对沿空留巷在对沿空留巷在一次超前支承压力期，采后岩层垮落影响期，二次一次超前支承压力期，采后岩层垮落影响期，二次采动影响期采动影响期等几个阶段煤体及充填带受力状况，顶板下沉规律进行研究。等几个阶段煤体及充填带受力状况，顶板下沉规律进行研究。293）沿空留巷充填技术矿山压力及岩层运动规律研究主要研究内容主要研究内容3河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所u充填带参数设计主要包括：充填带参数设计主要包括：充填体部分宽度充填体部分宽度W1、破碎、破碎矸石部分宽度矸石部分宽度W2，以及充填体的强度，以及充填体的强度1等等304）矸石充填带参数设计主要研究内容主要研究内容主要研究内容主要研究内容3河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所u一次支护方案的评价及改进一次支护方案的评价及改进u二次支护方案设计二次支护方案设计u加强支护方案设计与优化加强支护方案设计与优化u巷旁充填支护参数设计与优化。巷旁充填支护参数设计与优化。315）支护参数设计与优化主要研究内容主要研究内容主要研究内容主要研究内容3河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所u充填体材料以粉碎的充填体材料以粉碎的矸石为主，配以石灰、水泥、黄土矸石为主，配以石灰、水泥、黄土等等，在实验室内对充填材料进行配比实验，以找到最优的，在实验室内对充填材料进行配比实验，以找到最优的充填体配比方案。充填体配比方案。326）充填体材料配比实验主要研究内容主要研究内容3河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所u对沿空巷道在受到一次采动影响以前一直到下区段工作面推过后对沿空巷道在受到一次采动影响以前一直到下区段工作面推过后的全过程进行围岩及充填体变形、受力分布等方面的监测。的全过程进行围岩及充填体变形、受力分布等方面的监测。337）沿空留巷矿压监测河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所主要研究内容主要研究内容3图19 矿压观测测点布置图图2 20 0 表面位移测点示意图表面位移测点示意图图图2 21 1 两帮及顶底板离层预测原理图两帮及顶底板离层预测原理图河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所图图22 巷道受采巷道受采动动影响的影响的变变形区域形区域河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所u主要包括巷道掘进、运输系统、运料系统、通风系统、巷道布置、工作面搬家、瓦斯抽采系统368）充填巷道整修主要研究内容主要研究内容主要研究内容主要研究内容39）优化充填开采系统，建立充填留巷科学开采系统及开采体系河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所直接经济效益：直接经济效益：p煤巷掘进及锚网支护费用约：6000 元/mp沿空留巷直接成本（估算）：4500元元/mp回收煤柱效益：3500元元/mp直接经济效益：5000元元/m社会经济效益社会经济效益4371 1）技术经济效益技术经济效益河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所表表1 1 煤巷掘煤巷掘进进及及锚锚网支网支护费护费用（用（实际实际）（一）支（一）支护护材料材料名名 称称规规格及型号格及型号单单位位单单价（元）价（元）数量数量金金额额备备 注注树树脂脂锚锚杆杆202200mm根根4621.25977.50.7*0.7树树脂脂药药卷卷K2335支支1.872.75130.95锚锚梁梁3.0m根根503.8190锚锚索索8.0m根根761.51141.5*2锚锚索盖板索盖板30030020MM个个771.5115.5锚锚索索具索索具个个181.527锚锚网网2m1mm2179.24157.08岩岩钻头钻头32个个210.12.1金金刚刚石复合片石复合片钻头钻头28个个1000.110岩岩钻钻杆杆1.2m根根320.2582.3m根根600.7545煤煤钻钻杆杆1.8m根根600.3521煤煤钻头钻头28根根110.353.85锚锚杆机杆机钻头钻头28个个270.359.45锚锚杆机杆机钻钻杆杆1.2m根根600.3521扎扎丝丝16Kg50.643.2小小 计计1835.63(二二)工程工程费费用用人人员员定定额额出勤天数出勤天数出勤率（出勤率（%）出勤工出勤工时时工工时费时费用（元）用（元）工程工程费费用（元用（元/米）米）100308525501502550月月进进150米米（三）防突（三）防突费费用用1533合合 计计5918.63序号项目单价巷道用量成本/元/m1充填设备及试验费960万元2400投资1000万元，按服务4000m巷道折算2胶结材料500元/t0.40 t/m200水泥等3巷道加强支护费用800元/m8003充填人工费100元/工6工/m6004其他辅助工程费用100万元250按服务4000m巷道折算5瓦斯治理费用100元/m1006不可预计费用150合计4500表表2 2 沿空留巷直接成本（估算）沿空留巷直接成本（估算）2)留巷资金预算明细1 1 1 1、设备费：、设备费：、设备费：、设备费：1200万元其中：充填液压支架 680万元 （42.5吨2万8架）充填运输机 40万元 挡板支架 50万元 运矸皮带 80万元 矿用配料机 50万元 专用螺旋上料机 30万元 其它设备及模具 20万元2 2 2 2、试验研究费：、试验研究费：、试验研究费：、试验研究费：250250250250元万元元万元元万元元万元 其中：充填材料配比实验：20万元 相似模拟实验：30万元 数值模拟实验：30万元 充填系统设计费 50万元 井下试验研究费 50万元 鉴定费报奖 20万元 资料打印装订费 5万元 旅差费 25万元 管理费（10%）20万元间接经济效益：间接经济效益：a)降低了巷道掘进率，使准备工作面预抽煤层瓦斯时间提前，缓解了采、掘、抽接替紧张，由此必然带来产量的增加。b)减轻了工人劳动强度，改善了工作环境。c)实现了无煤柱开采，提高煤炭采出率，可以使煤炭资源的回采率提高3%6%。411 1）技术经济效益技术经济效益社会经济效益社会经济效益4河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所安全方面：p井下煤巷掘进头数量减少近50%，使得突出危险性减少了50%；p掘进地点减少，采掘管理更加简单，生产更加集中，增加了全矿井的安全可靠性；p方便了工作面后方采空区瓦斯抽放，延长了准备工作面预抽瓦斯的时间，提高了瓦斯抽放效果。环境方面：p合理利用大量的工业废渣(如矸石、粉煤灰、炉渣、烟道灰、矸石粉等)，减少污染，保护环境。422 2）社会效益社会效益社会经济效益社会经济效益社会经济效益社会经济效益4河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所谢谢各位专家！谢谢各位专家！河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所河南理工大学矿山开发设计研究所