煤矿巷道通过采空区快速安全施工技术
钱营孜煤矿W3233工作面“110工法”施工采用“Y”型通风方式“瓦斯”、“防灭火”精准防治

钱营孜煤矿W3233工作面“110工法”施工采用“Y”型通风方式“瓦斯”、“防灭火”精准防治摘要:沿空留巷作为一种煤矿无煤柱护巷技术能够有效提高煤炭回采率,减少回采巷道的掘进量,且可有效缓解煤矿采掘接续紧张。
但沿空留巷技术在煤矿安全生产方面要充分考虑矿井的瓦斯治理和煤层自然发火问题。
1.工作面及沿空留巷简述钱营孜煤矿W3233工作面位于西三采区中部,为西三采区的首采工作面。
工作面上邻W3232工作面,下邻F51逆断层(断层落差40~110 m),切眼靠近F22正断层保护煤柱线。
工作面设计可采储量340万吨,机巷设计长度3064 m,标高-590~-340m;风巷设计长度3185 m,标高-490~-280m;切眼初始长度210 m,标高-280~-340m,W3232机巷利用W3233风巷沿空留巷,W3232风巷正常掘进,总体上属近倾斜长壁式布置。
为了有效提高煤炭回采率,减少回采巷道的掘进量,有效缓解矿井采掘接续紧张局势。
需采取切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术将W3233风巷保留并服务于W3232工作面。
其中切顶卸压沿空自动成巷开采工程量1700 m。
2.沿空留巷需解决2大煤矿灾害即“火”与“瓦斯”W3233采煤工作面沿空留巷期间,上方岩层的裸露面积会逐渐增大,受到压力后的顶板断裂会让邻近层卸压,大量卸压瓦斯涌出。
涌出的瓦斯一部分通过采空区漏风流向回风巷,易造成工作面回风隅角瓦斯超限。
另一部分涌出的瓦斯易集聚于采空区,形成高浓度瓦斯集聚区,一方面煤层瓦斯抽采加剧采空区漏风,从而易引发采空区遗煤自燃,而煤自燃在采空区局部形成了内生火风压,加剧了自燃的供氧动力;另一方面,由于浮煤自燃又是瓦斯燃烧和爆炸的引火源,极易引发重特大事故,严重影响矿井的安全高质量开采。
火与瓦斯是矿井安全生产的两大主要灾害,更是钱营孜煤矿W3233工作面沿空留巷无煤柱护巷“Y”型通风解决的2大难题。
如何在瓦斯抽采过程中协调进行采空区煤自燃防治,就成为矿井如何实现安全生产的关键问题。
清理撤煤巷掘进安全技术措施

清理撤煤巷掘进安全技术措施撤煤巷是指用于煤矿闭塞采掘结束后进行采空区治理和安全撤退的巷道。
清理撤煤巷的过程中,由于巷道内煤粉尘、瓦斯等有害气体的积聚,以及巷道支护结构和地质状况的复杂性,使得清理撤煤巷的工作具有一定的风险。
因此,在进行清理撤煤巷掘进工作时,需要采取一系列的安全技术措施,以保证工作人员的安全。
一、瓦斯治理措施1.瓦斯抽采:清理撤煤巷时,要进行全封闭抽采瓦斯。
可以采用风动抽采机、水力抽采机等设备,保证巷道内的瓦斯浓度始终处于安全范围内。
2.瓦斯检测:在清理撤煤巷的过程中,需要不断地进行瓦斯检测。
可以使用现场便携式气体检测仪或固定式气体监测系统等设备,及时发现瓦斯超标情况,并采取相应的措施避免安全事故的发生。
3.防瓦斯方法:可以采用局部通风的方法,增加巷道内的气流量,减少瓦斯积聚的可能性。
同时,在巷道内安装瓦斯监测仪,实时监测巷道内的瓦斯浓度,并及时采取措施。
二、粉尘治理措施1.防尘方法:在进行清理撤煤巷掘进工作时,要采用湿法作业或粉尘抑制剂的方法进行防尘处理。
可以在巷道内安装喷雾装置,增加湿度,减少粉尘的产生和蔓延。
2.粉尘监测:在巷道内安装粉尘监测仪器,实时监测巷道内的粉尘浓度。
当粉尘浓度超标时,及时采取措施,保证工作人员的健康和安全。
三、支护结构排查和加固措施1.支护结构排查:在进行清理撤煤巷掘进工作之前,要对巷道内的支护结构进行全面检查和排查。
对于支护结构存在问题的地方,要及时采取措施予以加固。
2.加固措施:可以使用锚杆、喷射混凝土等方式对巷道内的支护结构进行加固。
同时,要合理选择支护材料和支护方式,提高支护结构的稳定性和承载能力。
四、应急救援和人员防护措施1.应急救援设施:在清理撤煤巷的工作现场,要配备完善的应急救援设施。
包括应急通风设备、应急照明设备、应急通信设备等,以应对突发状况。
2.人员防护设备:工作人员要佩戴符合标准的个人防护设备,包括防尘口罩、防静电工作服、防护眼镜、安全帽等,保护工作人员的安全和健康。
浅谈隧道穿越采空区时设计施工技术

浅谈隧道穿越采空区时设计施工技术摘要:本文通过对内蒙准旗境内公沟隧道穿越采空区的研究,分析采空区对隧道施工和运营安全的影响,对影响隧道安全的采空区范围进行注浆和回填处理,确保隧道的安全施工及今后安全运营。
关键词:采空区、施工风险、帷幕注浆、地表回填注浆、巷道回填、监控量测、地表观测,安全施工。
一、隧道概况公沟隧道位于准格尔旗境内,全长1342m,隧道洞身最大埋深约56m;沿线地貌隶属鄂尔多斯高原台地、丘陵沟壑区。
线路经过地段地形起伏较大,坡面冲沟发育、深切,沟谷纵横,冲沟两侧基岩裸露、破碎,具典型干旱地区高原剥蚀丘陵地貌;地势总体呈北西高南东低的趋势,隧道进口端分布满世忽吉图村煤矿开采的采空区范围内。
二、地质概况;隧道洞身通过区主要沉积地层有第四系全新统人工填土、第四系上更新统砂质黄土、侏罗系砂岩、泥岩、煤层等,属Ⅳ~Ⅴ级围岩。
隧道洞身通过区主要沉积地层有第四系全新统(Q4)人工填土,第四系上更新统(Q3)砂质黄土、第三系上新统(N2)泥岩、侏罗系中下统延安组(J1-2y)砂岩、泥岩及煤层等,三叠系上统(T 3)砂岩、泥岩等。
隧道通过区域分布满世忽吉图村煤矿采空区,采空区详情如下:1、隧道进口端DzK41+328~DzK41+410段分布满世忽吉图村煤矿开采的采空区,开采的5(#)煤;采空底板标高1317~1323m,采空高度约3.5m,开采方法为残柱式开采,留有不规则煤柱,回采率约60%。
既有铁路施工中对该段采空区进行了注浆处理,目前运营良好;2、DzK41+850~DzK42+200段,线路左侧22~33m处分布满世忽吉图村煤矿开采的采空区,开采的5(#)煤;采空底板标高1309~1314m,采空高度约3.5m,开采方法为房柱式开采,留有煤柱,回采率约60~70%,目前采空区顶板完好。
3、隧道出口方向DzK42+387~DzK42+690段,中线左侧14.7~37.78m处分布满世集团四道柳忽吉图煤矿5012老工作面的回风巷道,巷道断面尺寸为4.5m(宽)×2.8m(高),有简易支护措施,巷道底板标高为1308.17~1311.29m;工点范围内地质构造简单,隧道通过区段为贫水区,隧道范围内地下水主要为砂岩地层中赋存的孔隙水及少量基岩裂隙水。
矿井巷道布置

矿井巷道布置-2
矿井巷道布置
5.3 单翼、整层连续跨上(下)山巷道布置系统
20世纪70年代以前,我国国有重点煤矿中,除近水 平煤层外主要采用采区式准备,其中绝大部分是双翼采 区准备,将上(下)山布置在采区中部为采区两翼服务, 相对减少上(下)山及车场的掘进工作量。随着采矿技 术的发展,高产高效矿井采区式准备系统朝着扩大采区 尺寸及生产能力,推广跨上山连续开采和采区内整层、 单翼化布置方向发展。
因此,减少岩巷,尤其是取消采区内区段岩集巷的 问题尤为突出。但是,取消采区内区段岩集巷,煤、岩 巷垂直布置必需具备以下条件:
矿井巷道布置
(1) 消除和处理易燃厚煤层自然发火的隐患是采 区巷道布置改革的关键
在厚煤层分层开采过程中,无煤柱开采的广泛应用 和推广,采空区内不留煤柱,为消除采空区内煤炭自然 发火的隐患创造了十分有利的条件。
山和岩石集中巷布置模式为原型,通过扩大采区尺寸, 工作面等长切割和改用无煤柱开采等手段,对采区进行 合理化、规范化改革。改革后的巷道系统适应初期综采 开采的需要,回采巷道维护良好,安全生产设备完备、 可靠,很快移植到新建井的设计。
矿井巷道布置
改革后的巷道系统具有以下特点(图5-8): ① 一个采区只有一对采区轨道运输上山和胶带输送机上
兖州矿区厚煤层矿井采区式准备系统巷道布置改革
针对兖州的实际和需要创出了具有特色的巷道布置系统。
形成具有系统性、科学性、综合性的实用技术和理论研
究成果。
矿井巷道布置
5.3.1 煤、岩巷垂直布置 1) 矿井原有巷道布置系统
(1) 双翼采区岩石上(下)山和岩石集中巷布置模式 二十世纪80年代初,以南屯煤矿沿用的岩石上(下)
山,且一般位于采区中部。 ② 采煤工作面的运输平巷与胶带输送机岩石集中巷重叠
2703运输巷沿空留巷1.0m墙措施

贵州未来矿业有限公司富祥煤矿2703运输巷沿空留巷安全技术措施编制时间:2012年月日编制人:施工单位:技术科:安监科:总工程师:审批意见1、在地面砌块装车时,必须将装砌块车辆用卡轨器或木楔将车辆刹好,防止在装车过程中车辆滑动造成安全事故,且装车人员不少于2人。
2、施工现场必须严格瓦斯管理,瓦斯传感器T0及时前移,并保证其灵敏可靠。
3、靠采空区侧掩体支护必要时必须挡好木板或金属网,防止采空区矸石窜入施工现场。
4、墙体必须砌成一条直线,其偏差要小于±50mm。
5、定期对墙体进行检查,发现漏风地段必须及时采区措施处理,防止巷道内风量减少造成事故。
本会审意见共5条富祥煤矿为了充分挖掘利用煤炭资源,实现无煤柱开采,缩短回采工作面的准备时间,缓解采掘接续紧张的问题。
推广科技创新,经领导研究决定,在2703综采工作面的进风巷和回风巷作为沿空留巷巷道,为确保2703运输巷沿空留巷施工安全,特编制本安全技术措施.一、施工准备1、沿空留巷施工所用的砌块、水泥、砂、施工工具、支护材料(单体、工字钢、木料等)提前准备到位。
二、墙体形式混凝土砌块矩形直墙。
三、墙体位置及参数墙体位于巷道采空区侧,巷道宽度4.3m,墙宽1.0m,沿空留巷保留巷道宽度3.4m。
墙高砌筑到顶板,平均约2.3m。
如图1所示。
单位: mm4400煤层底板留巷墙体1000340023图1 墙体位置示意图四、墙体结构及施工墙体结构如图2所示。
砌墙施工砌块排列图如图3、4、5、6所示图2 墙体结构示意图第二皮第一皮图3 墙体长度方向第一、第二皮砌块排列图(向上重复)注:水平灰缝厚度15mm,竖向灰缝厚度20mm。
490490320320320200200第一皮第二皮图4 墙体宽度方向第一、第二皮砌块排列图(向上重复)注:水平灰缝厚度15mm ,竖向灰缝厚度20mm 。
(第一皮只有一个灰缝20mm ;第二皮两个灰缝,每个20mm ;砌墙实际宽度1000mm 。
煤矿开采巷道布置与采煤工艺技术的应用

煤矿开采巷道布置与采煤工艺技术的应用煤矿开采是指利用地下煤矿资源,通过开拓煤矿巷道进行布置与采煤工艺技术的应用,最终实现煤炭的开采和利用。
煤矿开采的工艺技术和巷道布置对于煤矿生产和安全至关重要。
在实际生产中,合理的巷道布置和采煤技术能够提高煤矿生产效率,同时也能够提高矿工的安全生产水平。
下面我们就来详细了解一下煤矿开采巷道布置与采煤工艺技术的应用。
一、煤矿巷道布置1.巷道布置的目的煤矿巷道布置是为了实现从井口通往矿区各采煤工作面的通道,保证矿工、矿物和物资的进出,并且能够顺畅地进行采煤作业。
巷道布置需要满足煤矿生产安全和高效的要求。
(1)便利性原则。
巷道的布置应该便于进出矿区,便于物资运输和人员通行。
(2)矿井内外相互联系原则。
矿井内外的巷道布置需要顺畅,以便于实现地下、地面工作人员、物资的快速运输和联系。
(3)安全性原则。
在巷道的布置中,需要考虑到巷道的稳定性和通风情况,保证矿工的安全生产。
巷道布置根据地质条件和煤层的状态,一般可以分为水平巷道、斜巷道和竖井。
水平巷道是垂直于地表的直线巷道,适用于煤矿顺层开采。
一般用于进出矿区、物资运输等。
斜巷道是倾斜向地下的巷道,适用于深部煤矿采煤和人员的运输。
竖井是垂直的井道,一般用于煤矿的进出和通风。
二、采煤工艺技术的应用采煤工艺技术是指在实际采煤过程中,采用不同的方法和设备来实现煤炭的开采。
一般采煤工艺技术可以分为传统采煤工艺和现代化采煤工艺。
传统采煤工艺主要是手工采煤和简单机械采煤,效率低下,劳动强度大。
现代化采煤工艺主要是机械化采煤、液压采煤、煤矸石回采等,效率高,安全性强。
随着煤矿资源的日益枯竭,煤炭行业已经逐渐向深部开发和综合开采转变。
在这种情况下,传统的采煤工艺已经无法满足煤炭资源的开采需求,因此需要大力推广和应用现代化采煤工艺技术。
机械化采煤主要是通过使用采煤设备和机械设备来进行开采,它具有高效、安全、环保等优点,大大提高了采煤的生产效率。
塔山煤矿30503工作面过空巷充填技术论证和应用
塔山煤矿 30503 工作面过空巷充填技术论证和应用摘要:长期以来,工作面过空巷尤其是综放工作面过空巷,因其剧烈的动压容易形成大范围冒顶,一直是煤矿开采中的技术难题。
在综放工作面过空巷过程中,随着工作面的推进,在超前支承压力作用下基本顶极易在空巷上方提前断裂,引起空巷及工作面顶板急剧下沉,矿山压力显现剧烈。
关键词:空巷填充工作面压力0立项背景中煤塔山煤矿主采3-5#煤层,采用综采放顶煤回采工艺。
由于历史原因,30503工作面回风顺槽有800m局部改过方位,导致30503工作面回风顺槽前部约800m底板是空巷(局部已经末煤充填),巷道断面远超过设计断面,过渡支架顶部灾害防治将是30503工作面的生产难题。
1方案确定方案一:工作面过空巷。
一是回采期间部分空巷进入工作面顶板上方,受超前压力与上覆2#层煤柱影响,极易造成工作面架前漏顶;二是工作面回采期间,空巷超高地段容易形成无风状态,造成有害气体积聚。
专家进行了安全技术论证,不充填无法正常安全回采。
方案二:工作面空巷填充。
一是充填空巷,使巷道、填充体、围岩在封闭空间形成整体结构,回采期间形成再生顶板,避免工作面架前漏冒。
二是有效填实巷道超高段,防治有害气体积聚,避免回采期间有害气体下泄。
三是取消对空巷的接顶工作,节省成本,消除隐患。
外聘专家进行了安全技术论证,30503回风顺槽取直沿底板掘进,必须对巷修段巷道进行填充加固。
( a)( b)2国内外充填开采技术发展现状近年来,充填开采技术得到了较快发展,取得了一定的社会和经济效益,也存在一定问题。
下面对充填开采技术、充填材料与工艺等方面的研究和发展进行对比:第一种干式充填:是指充填物料以比较干燥的状态充填至采空区的方法。
方法是先将运至矿井地面的黄土通过投料管或风井胶带运输至井下,然后通过胶带输送机运输到工作面采空区,当达到规定高度后用自压式黄土充填机将黄土压实,形成具有一定强度的充填体。
但该技术的充填效果不是很理想,推广应用受到了限制。
煤矿井下掘进中的巷道支护技术
煤矿井下掘进中的巷道支护技术摘要:在煤矿井下掘进开采过程中,当掘进设备不断向前移动时,对煤矿巷道的顶板与围岩进行强化稳固是必不可少的,必须通过相关技术和设施加以支护。
但是,如果在支护煤矿顶板与围岩的过程中,掘进活动与支护工作同时进行,就会降低煤炭开采的效率,导致成本大幅提升。
因此,想要提高煤炭开采效率,提升煤炭开采量,对支护模式进行优化和创新是必不可少的。
下面本文就煤矿井下掘进中的巷道支护技术进行简要探讨。
关键词:煤矿;井下掘进;巷道支护技术;1巷道支护的重要性煤矿井下各个生产过程中,围岩控制是尤为重要的环节。
围岩控制措施主要有降低围岩应力、提高围岩固结稳定性和选择合理的支护方式,巷道支护效果直接关系到职工生命安全。
回采工作面煤层开采作业引起巷道岩体应力重新分布,围岩受回采影响发生变形,致使围岩应力按原压力的数倍增长,此时选取正确适宜的巷道支护技术是控制围岩压力、防范围岩失稳的主要手段。
2煤矿巷道掘进施工与支护技术存在的问题2.1煤矿巷道支护技术中的安全问题在对煤矿巷道进行支护时,大部分难题均是由外来的作用力造成的,比如,部分煤矿巷道在地质力学上较低,导致煤矿巷道的正常掘进受到影响,进而严重降低了煤矿开采的效率。
在开展煤矿巷道掘进工作时,最常用到的方式包括锚喷与爆破两大方式,在爆破与锚喷的综合作用下能够充分提升施工速度和质量。
在具有确切爆破点以后方可使用爆破法,爆破点的勘测与明确则是通过人工完成的,而对锚喷工艺的运用必须是在光面爆破的基础下进行的。
2.2地质构造异常复杂地质条件同样会给煤矿巷道的掘进活动带来较大影响,对于这类问题大都采用比较成熟的顶板支护技术来解决,并且还要在实践中根据实际情况进行适当调节。
一般煤矿周边区域的地质环境也是非常复杂多变的,稳固型的地质环境十分少见,但在稳固的地质环境能够促进支护工作和掘进活动的顺利进行。
如果是处在地质环境复杂的情况下,就需要对掘进方式和速度进行适度调节,另外对于巷道支护的稳固性也必须进行提升。
11072采面采空区封闭方案
贵州久益矿业股份有限公司水城县都格乡保兴煤矿11072采面采空区封闭方案及安全技术措施编制人:编制单位:都格乡保兴煤矿编制日期:年月日11072采面采空区封闭方案及安全技术措施会审签字单参加单位通风工区机电工区采煤工区安检科技术科参加人员参加单位生产矿长机电矿长安全矿长通风副总采掘副总机电副总参加人员会审意见:技术负责人:年月日矿长年月日11072采面采空区封闭方案我矿南井11072采面已经回采完毕,根据《煤矿安全规程》240条规定,采煤工作面回采结束后,必须在45天内进行密闭,11072采面需在11072采面补运输巷、11072采面回风巷砌筑密闭墙进行封闭,为确保封闭工作安全顺利及作业人员安全,特编制以下封闭方案及安全技术措施。
一、巷道概况:1、11072采面补运输巷梯形断面,断面规格为:宽3.0m×高2.0m,采用锚网索支护,锚杆排间距为0.8m×0.8 m用于工作面运煤、进风。
2、11072采面回风巷梯形断面,断面规格为:宽3.0m×高2.4m,采用锚网索,锚杆排间距为1.0 m×0.9 m,用于工作面回风、运料。
二、方案:(一)密闭方案:1、在11072采面回风巷、补运输巷分别施工1道永久密闭、2道防火密闭;共计施工密闭6道次(具体封闭墙体位置见封闭示意图)2、防火密闭施工完毕后将11072采面补运输巷挡风墙拆除,将将其废旧材料运出地面。
3、补运输巷、回风巷防火密闭墙(1)(2)处注浆孔、观察孔、放水孔、措施孔外端均要安设2寸的闸阀。
三、施工工程量估算:施工片石墙6道。
片石墙体积:11072采面回风巷防火密闭及永久密闭:(3.0+1.0)×(2.4+1.0)×1.5×3 ≈61.2 m311072采面补运输巷防火密闭及永久密闭:(3.0+1.0)×(2.0+1.0)×1.5×3 ≈54m3工程全部片石墙体积为:115.2 m3封堵材料体积估算:11072采面补运输巷、回风巷:3.0×2.4×5×2≈ 72 m3以上工程量均以设计巷道断面计算。
综采工作面沿空留巷支护技术研究应用
综采工作面沿空留巷支护技术研究应用摘要:煤炭作为我国社会发展的重要能源之一,其合理开发和高效利用对我国能源安全和经济社会发展全局具有重要意义。
随着我国煤炭开采强度和深度的不断加大,资源枯竭问题日益凸显,矿区生态环境压力持续增加。
因此,提高煤炭资源的回收率、延长矿井服务年限、减少资源浪费和环境破坏,已经成为煤炭工业可持续发展的重要课题。
综采工作面沿空留巷技术是一种有效的煤炭资源回收方法,它是指在已采工作面和未采工作面之间留设一定宽度的巷道,以作为下一个工作面的回风巷道,这样不仅可以减少煤柱损失,还能提高煤炭资源回收率。
沿空留巷技术的关键在于如何确保留巷巷道的稳定性和安全性,以便能够持续使用。
关键词:综采工作面;沿空留巷;支护技术引言随着煤矿开采深度的加大,以往可获得良好支护效果的传统支护方法,在诸多条件下已出现显著的支护不协调、支护强度低等问题。
在进行沿空留巷支护时,出现了与上述类似的问题,给整个综采工作面的正常开采带来了很大的困难。
主要介绍了当前综采工作面沿空留巷支护技术应用存在的问题及原因,重点分析了综采工作面沿空留巷支护技术研究应用。
1.综采工作面沿空留巷的技术概述早期,在煤矿开采中,巷道支撑通常依赖于煤柱保留法。
这种传统方法以其实用性和信赖度较高而得到广泛应用。
但是,随着煤炭开采技术的不断发展,煤层的地质条件变得越来越复杂,这导致了一系列问题的出现。
煤柱保留法对于变化的地质条件适应性较差,调节起来难度较大,不仅对安全生产的管理构成了挑战,也对矿工的人身安全产生了负面影响。
鉴于此,煤矿巷道的布局在早期规划时显得尤为重要,尤其是在煤矿首次承受压力阶段,必须对矿压、采煤方案、采煤效率和安全性等方面进行持续深入的研究,以确保煤矿生产的高效和安全。
为了确保巷道的稳定,并在此基础上提供更好的保护,沿空留巷技术被广泛应用。
采空区支护技术的发展经历了从最初的水泥砌筑,到密排支柱和金属网架的运用,最终演变为使用高分子防水材料进行填充。
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煤矿巷道通过采空区快速安全施工技术摘要:该文主要介绍超前地质预报、通风、监测、爆破、处理措施等多方面介绍了巷道通过采空区的处理技术;介绍了施工过程中采用了双层小管棚超前支护,前探梁配合超前管棚和单体支柱作临时支护技术,达到了巷道安全、顺利、快速通过采空区的目的,为今后巷道通过此类地质条件的施工积累了技术与经验。
关键词:巷道煤层采空区施工技术我矿+300 m水平主胶带运输巷系达竹煤电集团公司确定的运输系统改造项目,将原+300 m水平主平硐机车运输改造成皮带运输,从井口另掘一条专用胶带运输巷与井下+300 m水平集中煤仓贯通,使井下东西翼的煤炭实现运输连续化。
但该巷将通过+300 m水平采空区,该采空区历史时间较长,资料不清,围岩极软易碎,煤层厚度较大,煤层部分回采,巷道开挖后极易发生垮落。
如何实现安全顺利通过采空区,是我矿安全、技术管理的难点。
在施工过程中,确定了巷道通过采空区的施工方案,制定了安全技术措施,确定采用双层小管棚作超前支护,采用格栅支架与前探梁配合超前管棚和单体支柱作临时支护,采用锚喷支护作临时封闭,泵送混泥土回填等技术,根据现场变化修正支护方案,成功穿越了采空区。
1 工程概况及采空区情况该巷道为铁山南+300 m水平主胶带运输巷,巷道净宽设计为2.6m,墙高为1.5 m,三心拱断面,巷道全长2080 m,用于矿井的主要运煤系统、通风、排水等。
巷道将通过原3211(26)工作面采空区,从原3211(26)工作面开采情况看,涌水量较小,主要为裂隙水及地表大气降水,巷道开挖不易发生突水现象,工作面直接顶和直接底为铝土质泥岩和泥岩,岩性松软,铝土质泥岩遇水易软化。
根据资料看,巷道与煤层采空区基本垂直相交如图1所示,根据煤层厚度及煤层倾角计算,巷道过采空区长度约为3.4 m,由于该采区开采历史距今较长(1978年开采),没有任何支护措施,采空区位于巷道顶底板及巷道两帮,采空区可能坍塌严重,原采空区资料也不祥尽、揭露采空区时,可能存在有瓦斯等有害气体富集、突水等现象,巷道顶底部除了为采空区外巷道两帮都为采空区。
该巷道穿越铁山背斜,本区域煤层为低瓦斯区域,但可能存在局部瓦斯积聚现象。
2 采空区危险因素预防处理措施若探放水眼孔内瓦斯较高,为防止瓦斯突出,在施工中距离采空区前10~15 m采用超前钻孔排放瓦斯,排放孔采用直径75 mm的孔,碛头上布置钻孔间距为0.5 m进行瓦斯排放,若排放效果较差,则采用抽放的方式进行排放。
若打设的探放水眼子内水量较大,水压较高时,则巷道停止掘进,利用钻孔进行排放水,待水排放结束后检查瓦斯等气体符合规定后方可掘进。
根据《煤矿防治水工作条例》实施细则,制定探放水方案及防治水预案,明确探放水方案及探放水方法及探放水安全技术措施,采用ZY-1250钻机,φ75 mm的防突钻头,钻进深度不小于75 m,探水钻孔超前掘进工作面20 m。
在施工中,作好通风、瓦斯及二氧化碳、水文等情况的监测与管理,及时采取措施处理出现的各类问题。
在钻孔施设完后,立即对孔口进行封堵。
探放水孔如图四。
3 采空区施工处理方案为减小采空区对巷道的影响,防止因围岩二次扰动及应力集中等影响,并考虑会有坍方、涌水等现象发生,需对巷道穿越采空区段及前后5米进行加强支护。
根据原资料揭露的采空区的煤层走向、倾角、煤层厚度,及采空区大小及巷道经过采空区的围岩参数等情况分析,考虑该巷今后将作矿井的主要进风巷及作为矿井的永久性巷道,防止漏风,决定采用加强支护作为巷道永久支护,永久支护采用双层钢筋混泥土支护配合15 kg/m钢轨弯制制成的拱形支架,泵送混泥土回填。
采用喷射混泥土临时封闭采空区并进行预支护,根据巷道围岩情况,临时支护采作双层小管棚进行超前支护,并利用格栅支架配前探梁和单体支柱作为巷道临时支护。
3.1 技术参数3.1.1 施工位置根据巷道交换图资料分析,巷道揭露采空区点位于主胶带运输巷导线点前165 m,标高在307.27 m左右。
具体位置确定根据巷道钻探施工收集资料分析确定。
3.1.2 施工参数(1)巷道断面:以原巷道断面为基础进行扩大断面施工,两帮及半径均扩大0.4 m,巷道掘进宽度为3.4 m,巷道底板加深1.0 m,宽度为3.9 m,如图2所示。
(2)支护方式①巷道底板1.0 m以下采用碎矸夯实,在此基础上用200×200 mm 毛石砌筑0.2 m、纵横铺设11#矿工钢并混凝土浇筑0.4 m,混凝土强度为C20,11#矿工钢纵向长度为10 m、横向长度为3.8 m、其架设间排距均为0.6 m,如图3所示。
②巷道墙拱采用双层钢筋混凝土支护,支护厚度为0.4 m,混凝土强度为C25,如图2所示。
3.2 施工方法3.2.1.掘进与临时支护:巷道掘进至采空区处,沿巷道拱部轮廓线打设超前管棚进行临时支护,(按图2所示断面掘进)超前管棚为40 mm钢管或43 mm的管缝式锚杆,长度为3.5 m,打入煤层顶板岩石深度不小于0.3 m,排距为0.4 m,间距为1.0 m。
超前管棚下架设金属格栅支架,格栅支架采用15 kg/m钢轨弯制,支架间距为0.7 m,格栅支架下加工两副吊环,吊环用来安设前探梁,前探梁伸至工作面煤岩壁,共同支撑超前管棚上覆的岩石重量。
若采空区段有瓦斯溢出,须及时喷射混凝土进行封堵。
临时支护具体操作流程为先对采空区进行超前管棚支护,超前管棚安设在格栅支架上方,利用超前管棚对采空区上覆岩层支护好后,及时架设格栅支架,由于采空区垮落较严重,上覆岩层全部压实在格栅支架上,把超前管棚部分强行压至低于格栅支架,造成架设下一格栅支架无法架设,无法保证巷道断面达到巷道设计断面。
根据这一状况,决定在格栅支架上安设前探梁,前探梁抵至掘进工作面,让前探梁与工作面后段的格栅支架共同支撑超前管棚上覆岩层的重量,减少超前管棚下沉量及下沉速度。
在工作面安设乳化泵站,在工作面利用单体支柱配合厚度不低于20 mm的长挑方强行支护超前管棚上的上覆岩层,把上覆岩层强行抵到一定高度后,及时安设格栅支架进行临时支护。
拱架安装过程中,作业人员应协调一致,避免拱架倾倒伤人,如需架设临时工作台,应确保工作台稳固可靠,施工过程中严格执行“短掘短支”,做到掘一柱距0.7m后及时支护,由专人负责监护工作面及附近巷道帮、顶围岩及支护情况,若发现掉渣、掉块或岩(煤)体松动,必须及时发出警号,撤出所有人员至安全地点,经处理,确定安全后,方可继续工作。
永久支护为双层钢筋混凝土支护,支护厚度为0.4 m,混凝土强度为C25,巷道底板1.0 m以下采用碎矸夯实,在此基础上用200×200 mm毛石砌筑0.2 m、纵横铺设11#矿工钢并混凝土浇筑0.4 m,混凝土强度为C20,11#矿工钢纵向长度为10 m,横向长度为3.8 m、其架设间排距均为0.6 m。
永久支护长度为10 m,具体永久支护段长度根据现场情况确定。
施工时须先施工底板,底板两脚主筋应焊接在工字钢上,主筋应预留出与拱圈主筋搭接的长度,底板主筋与拱圈主筋搭接后绑扎,绑扎长度为0.6。
工艺流程:弹线→墙部钢筋绑扎→下基础→墙部立模→墙部现浇砼→拱部立碹胎→拱部钢筋绑扎→拱部关模→拱部现浇砼→拆模。
3.2.2.沉底与浇灌:巷道掘进通过采空区进入完整岩层5 m、并进行有效临时支护后,按设计参数对该段巷道底板进行沉底、夯实、毛石砌筑和11#矿工钢混凝土浇筑如图3。
3.2.3.底板浇筑:按设计参数进行巷道底板和水沟浇筑,底板两脚主筋应焊接在工字钢上,主筋应预留出与拱圈主筋搭接的长度,底板主筋与拱圈主筋搭接后绑扎,绑扎长度为0.6 m。
3.2.4.巷道向前掘进、耙矸机通过该巷段后,进行该段巷道的钢筋混凝土永久支护施工。
4 采空区洞体封闭及回填处理首先对巷道顶部及周壁素喷5 cm厚C30混凝土作安全支护,通过超前管棚和支架作巷道临时支护,在作巷道双层钢筋混泥土永久支护时,在巷道顶部及两帮留设1m长的输送泵管孔,输送泵管孔间距0.5 m,待永久支护结束后,通过输送泵向管内注C25混凝土回填采空区,防止采空区内的瓦斯等有害气体逸出。
输送混泥土时应先底板再两帮后顶部的顺序进行,在巷道两帮底板上0.3 m左右留设1m长直径不小于100 mm的排水管子用作采空区的排水,排水管子沿巷道纵向方向布置,间距为1 m(见图4)。
5 揭煤工艺及爆破管理爆破作业时,采用全断面开挖,一次揭穿煤层,揭煤前后加强通风及瓦斯有害气体监测,爆破采用毫秒延期电雷管,毫秒总延期时间不超过130 ms,爆破严格执行“一炮三检”及“三人连锁放炮换牌制,揭穿采空区煤层时,工作面所有人员采用撤出至地面;起爆点设在井口外;爆破30 min后,其他人员等在地面,由值班队干、瓦检员和班组长佩戴瓦斯检测便携仪、硫化氢检测便携仪,三人同组,由外向里,使用光瓦仪逐段检测回风中的瓦斯浓度,同时观察水沟水量,出现异常,应停止前行,将情况汇报到调度室。
在确保安全的情况下,方可继续前行,并按前述规定沿途检查,到达工作面须位于顶板完整、有支护的地点观察揭露出的采空区的情况,并报告调度室,爆破作业根据岩性变化严格控制装药量,严禁放大炮,减少放炮震动对围岩的破坏,提高围岩稳定性。
6 施工监控在施工过程中,随时加强围岩监测,监视围岩稳定情况和判断支护设计和施工方法是否正确,工程技术人员做到班班跟班,及时现场调整支护方法,收集相关巷道变形量及支护参数,做好施工监测,确保施工巷道达到设计规定。
7 结语(1)巷道过采空区施工时做到有预报,少掘尺,小爆破,支护及时。
施工中做到工程技术人员跟班作业制,现场了解施工中出现的问题,及时调整和修正支护设计和施工方法和措施,为巷道通过采空区施工技术提供技术保障。
(2)加强钻孔施工过程中的安全管理,及时收集钻孔参数和钻孔内的水和瓦斯、二氧化碳、硫化氢等气体的收集,做到超前预报,制定探放水方案及探放水措施,并制定专项的防治水预案。
(3)利用超前管棚、格栅支架、前探支架配合单体支柱联合进行临时支护,可以有效控制巷道顶板,确保临时支护质量安全可靠,确保了施工进度和安全施工。
参考文献[1] 胡国双.铁山隧道采空区处理[M].石家庄铁道学院学报,1998.。