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高空技术

综采大断面巷道大型砌块沿空留巷技术研究

1 ·工作面位置及概况
183上04 工作面为济宁三号煤矿十八采区首采工作面，位于十八采区中部，西邻183上05 工作面，东邻183上03 工作面( 未准备)，南至设计停采线(距十八采3上胶带巷北帮120 m)，切眼北距井田边界337 m。183上04 工作面南北布置，西巷道为辅助运输巷，东巷道为胶带输送机巷，为最大限度回收煤炭资源，辅助运输巷分为两段，整个工作面设计为“台阶式”工作面。183上04 工作面位置如图1 所示。辅助运输巷为沿空留巷，采用无轨胶轮车运输，长度1 463．55 m，净宽× 净高= 5．3 m × 3．0 m，净断面15．9 m2。

    2 ·大型砌块沿空留巷技术原理
    整个沿空留巷巷旁支护墙体由大型砌块墙体和混凝土接顶喷层组成，其中，大型砌块墙体由座块和墙块两种砌块组装而成。工作面回采之前，在预留回采巷道非采帮侧将砌块整体组装成墙，待工作面推过之后，配合巷内支护，在液压支架后方将其推移调整到采帮并定位成巷，随后在其顶部采用喷浆接顶填缝，完成巷旁支护墙体的构筑。该支护墙体上部喷浆接顶部分强度低于下部砌块强度，在顶板活动过程中能够通过喷浆体的压缩变形甚至破坏实现让压支护，即具有早撑、早强、及时切顶、受力均匀的特点，同时能够适应采空区侧顶板的下沉和回转变形。
    3· 大型砌块沿空留巷巷旁支护墙体设计
    3． 1 墙体结构形式
    如图2 所示，沿空留巷支护材料为带有凹凸结构的大型混凝土砌块，砌块分两种不同规格，其中座块是组成墙体的基座，规格为长× 宽× 高= 2 000 mm ×1 300 mm × 500 mm，重量3． 5 t;墙块规格为长× 宽× 高= 2 000 mm × 1 300 mm × 2 050 mm，重量13 t。

墙块错茬扣立在座块的槽里形成矩形直墙，规格为长× 宽× 高=2 000 mm ×1 300 mm ×2 550 mm，扣装的两块整体墙体之间错扣。墙体结构如图3 所示。

    3． 2 大型砌块沿空留巷巷旁支护墙体材料要求
    3． 2． 1 砌块
    根据理论计算得知，支护墙体的整体强度达到5 MPa 可以满足济三煤矿沿空留巷巷旁支护的强度要求，因此，预制混凝土墙块的强度必须达到C30以上。墙体砌块在井上预制，然后运输至辅助运输巷，并预先组装。砌块混凝土原材料要求:水泥为425 号普通硅酸盐水泥，表观密度3． 1 g /cm3;中河砂密度2． 65 g /cm3，表观密度1． 5 g /cm3;碎石最大粒径20 mm，密度2． 7 g /cm3，表观密度1． 55 g /cm3;水用自来水。
    根据国标《普通混凝土配合比设计规程》JGJ －2000 要求计算，混凝土的配合比如表1 所示。

为提高墙体的承载与抗变形能力，将D108 mm废旧钢管、锚杆、圆钢和角铁等焊接成构架，横置于砌块内形成砌块承载性能加强结构，以增加墙体的围压，使墙体由原来的二向受力状态转换为三向受力状态，如图4 所示。

    3． 2． 2 接顶喷浆
    在混凝土整体组装墙推移调整到沿空留巷巷旁支护的位置后，墙体尚未与顶板接顶，如果间距过大，需要用小规格的砌块码放在上面接顶。墙体接顶后，用喷浆机喷射混凝土密封顶板和墙体间的接缝。喷浆所用的砂为纯净的河砂，配比为水泥∶ 砂=1∶ 4，水灰比为0．46。速凝剂掺入量一般为水泥重量的2% ～3．5%，速凝剂在喷浆机上料口均匀加入。
    4 ·大型砌块沿空留巷顶板控制
    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。传统的沿空留巷对巷旁墙体上方的顶板没有任何控制措施。墙体施工结束后，在采掘过程中，本来就已经被弱化的顶板在支承压力作用下很快变形破坏，造成墙体受力不均，巷道变形严重［1 － 6］。济三煤矿采用宽巷掘进，预掘留巷位置，预控留巷顶板的方法控制顶板，如图5 所示，可使墙体上方顶板在掘巷时支护，留巷时不需再进行支护，工艺简单，把采煤干扰降到最低，且在留巷时墙体施工在支护良好的巷道下进行，安全可靠。

    4． 1 掘进时巷道顶板控制
    为保证沿空留巷顺利实施，183上04 辅助运输巷掘进施工中，要严格按照《掘进作业规程》设计的支护参数进行施工和支护，确保工程质量，为留巷打下良好基础。辅助运输巷顶板锚杆为D22 mm，L =2 200 mm，设计锚固力不小于150 kN/根;两帮锚杆为D20 mm，L = 2 200 mm，设计锚固力不小于100 kN/根，锚杆间排距均为800 mm × 800 mm，锚杆均为螺纹钢树脂锚杆。锚索采用D18 mm，L =6 200 mm，设计锚固力不小于180 kN/根，间排距为1 300 mm × 2 400 mm。
    4． 2 回采期间顶板控制
    4． 2． 1 超前支护
    1) 辅助运输巷超前支护采用三路1． 0 m 铰接一字梁配合液压单体支柱平行巷道支护，每根一字梁下支设一棵单体支柱，超前支护距离不小于30 m。
    2) 靠近可采帮的单体距离可采帮1． 5 m，靠近非采帮的单体距离非采帮1． 1 m，中间一路单体距离不可采帮侧的单体1． 6 m，现场情况发生变化时，可对三路单体一字梁的间距进行适当调整，当顶板压力显现明显时，可根据现场情况增加支护密度和支护距离。
    4． 2． 2 端头支护
    1) 超前支护靠可采帮的一路单体一字梁在134 号架前回撤，正常生产时期采煤机割完机头向机尾牵引时可超前回撤一排，中间的一路单体一字梁随推进顺延至留巷段，靠非采帮的单体一字梁顺延至134 号架后，待混凝土砌块调整到位后再进行回撤或改支。
    2) 当134 号架西侧距离超前支护中间一路单体一字梁大于2． 0 m 时，在134 号架西侧距离中间一路单体一字梁约0． 9 m 的位置，支设一排单体一字梁棚并向北顺延;当134 号架西侧距离超前支护中间一路单体一字梁不大于2． 0 m 时，可根据现场情况确定是否支设。当端头区域顶板压力显现明显、顶板破碎严重或有离层现象时，及时采取加密支护或增支单体点柱、架设单体棚梁的措施加强支护。
    4． 3 留巷期间的顶板控制
    4． 3． 1 留巷支护
    1) 前两块混凝土砌块调整到位，起到支撑顶板的作用后，工字钢顺延至支架后直接回撤。
    2) 若顶板压力较大或顶板破碎下沉时，当支架上方有预先穿的工字钢时，随工作面推进133 号架至少滞后134 号架2． 0 m，待架后混凝土切块调整到位后，再拉移133 号架直至与134 号架齐。
    3) 在调整混凝土砌块前，为满足空间要求，在靠超前支护中间一路一字梁和134 号架后距离辅助运输巷西帮约3． 6 m 的位置，架设走向工字钢抬棚，抬棚至少一梁两柱，并撤除影响调整砌块区域的单体支柱，待架后混凝土砌块调整到位后，再恢复中间一路一字梁下的单体，并回撤134 号架后的工字钢的单体支柱。
    4． 3． 2 滞后支护
    混凝土砌块调整到位后，恢复中间一路一字梁下的单体，随推进顺延至留巷段。靠非采帮的单体一字梁顺延至134 号架后，待混凝土砌块调整到位后，及时改支到距离混凝土砌块西侧约0． 2 m 位置(靠混凝土砌块西侧有顺延的单体一字梁时，及时恢复原支护，非采帮的单体一字梁直接回撤)，与中间的一路单体一字梁共同随工作面推进向北顺延。
    当134 号架顶梁末端到达183上05 工作面第一切眼向北施工密闭的位置时，提前将密闭后的两路单体一字梁回撤，施工密闭后，两路单体一字梁保留到留巷后至少100 m，然后视顶板情况进行回撤。顶板情况发生变化时，可根据现场情况适当调整顺延距离和支护密度。
    5 ·结语
    1) 根据济宁三号煤矿的实际情况，提出了符合183上04 工作面辅助运输巷的综采大断面巷道大型砌块沿空留巷技术。混凝土砌块墙体位于留巷采空侧，规格为长× 宽× 高= 2． 0 m × 1． 3 m ×2． 55 m，由带有凹凸结构的底座和墙块组成;混凝土砌块强度须达到C30 以上，配合比为每立方米混凝土需204 kg 的水、434 kg 的425 号水泥、44 kg 的粉煤灰、604 kg 的砂、1 140 kg 的石子;组装墙体推移到位后，在其顶部通过混凝土喷浆接顶，配比为水泥∶ 沙= 1∶ 4，水灰比为0． 46。
    2) 济三煤矿采用宽巷掘进，预掘留巷位置，预控留巷顶板的方法控制顶板。掘巷期间，采用L = 2 200 mm锚杆配合D18 mm，L = 6 200 mm 锚索对顶板和两帮进行支护;回采期间，采用三路1． 0 m铰接一字梁配合液压单体支柱平行巷道布置对30 m超前端和端头进行支护;留巷期间，通过顺延单体支柱、架设走向工字钢抬棚、调整液压支架位置对架后留巷空间进行支护。

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点击次数：更新时间：2016-4-19 14:01:06 【打印此页】【关闭】

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