摘要:本文以厚煤层巷内预置充填带无煤柱开采技术为基础，着重分析了厚煤层巷内预置充填方法，以实际为出发点对厚煤层巷内预置充填带无煤柱开采技术进行了探讨。
关键词：厚煤层，巷内预置，无煤柱开采技术
近年来，随着高强锚杆支护技术和充填工艺的完善，煤矿井下巷道锚杆支护技术和充填技术已基本取得成功，克服了传统巷内支护难适应大变形及充填体无初撑力等缺点，非常有利于顶板的稳定。基于此，文中提出并实施了综放巷内充填原位沿空留巷技术，可实现厚煤层无煤柱开采，且充填带受运输平巷内原有支护的保护。但受井下回采空间的制约，上区段运输平巷内的充填带布置在靠近上区段工作面采空区一侧，故只能在上区段工作面的后方进行充填施工。施工空间维护及施工组织较困难，安全隐患较大，关键是在充填过程中要妨碍上区段工作面的正常生产，影响高产高效。
一、厚煤层巷内预置充填带无煤柱开采技术
1.1技术步骤
技术步骤如下：
(1)在布置上区段工作面时，就将其运输平巷按大断面进行开掘(要预留出巷内充填带的宽度)，并采用锚杆(索)进行支护。
(2)在上区段回采工作面前方的运输平巷内，靠近下一区段回风平巷的巷帮沿运输平巷预置一条巷内充填带，不影响上区段工作面的正常生产)。
(3)回采上区段工作面。
(4)下区段回采工作面的回风平巷掘进时，直接紧沿预置的充填带进行掘进，与上区段之问不再留设煤柱。若上区段运输平巷为普通断面，如要实施此项新技术，需要对该平巷的下一工作面侧煤壁，实施扩帮与支护，再在扩帮位置处紧靠煤壁实施巷内充填。
1.2充填材料选择及配比
为了确保充填带抗压强度，充填体强度等级大于煤层硬度，要求矸石混凝土充填带28h抗压强度应达到C18强度等级，能满足矿压显现规律和巷道变形特性要求，具有良好的承载特性和变形性能。充填材料选用的是以矸石渣为主辅以少量水泥、河沙加水混合而成的胶结体，属于混凝土系列中的轻骨料品种。由于矸石混凝土充填时，搅拌料采用混凝土输送泵输送，要求其不变型、不分散。泵送时要不阻塞、不离析、黏塑性不损失、泌水率低。速凝强度能满足矿压显现规律和巷道变形特性要求，且要具备良好的承载性和一定的柔韧性。通过多次泵送试验和力学测试，最终确定水泥、河沙、矸石渣的质量配比为1：1：4.7，即每立方米充填体需水泥0.2t、河沙0.2t、洗矸0.94t。
1.3出无煤柱开采的技术依据
(1)受上分段巷道布置的影响。上分段（+15水平18层）采区巷道布置：上头留设梯形煤柱，回风道为铅垂布置。下头溜子道为水平布置，总机道高2m。很大程度上决定了本分段上头回风道也必须是水平布置，如留设梯形煤柱，回风道用铅垂布置时，阶段煤柱损失量大，达72万t，18下层最后一个分层阶段煤柱斜长达56m，在技术经济上极不合理。18层分上，下层分别留设梯形煤柱，铅垂布置回风道，阶段煤柱损失量也很大，18下层最后一个分层阶段煤柱斜长也达36m，并对采区开采防火不利。如果采用水平布置回风道，留设水平煤柱，对采区开采防火也极不利，当开采到18下层时，18上层的水平阶段煤柱将全部冒落破坏，在采空区内工作面上中部的上方形成煤炭大堆积，这是自燃发火的极大隐患，而且一旦发火又难以消灭。因火源点在已采区的上部层位，在采空区的浮岩中，泥浆很难灌到火点处。因此，回风道留设梯形或水平煤柱的布置方式，都是不可取的，针对丢煤多，防火难的两个致命点，提出水平布置巷道无煤柱开采。
(2)上分段开采及防火灌浆情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因煤层倾角在35度左右，泥浆分布比较均匀，尤其是在开采中增加采空区灌浆量，在灌浆工艺上采取很多技术措施，极大地加强了工作面下半部溜子道处的灌浆量，因此，为下分段回风道沿空掘进提供了安全可靠的技术条件，并能最大限度地减少百米巷道漏风率，也为采区防火创造了有利条件，这是提出无煤柱的主要依据。
(3)顶板岩性及煤层地质条件好。18层顶板有1m左右砂岩伪顶，直接顶为细砂岩，桉顶板分类属于Ⅱ类2级，易冒落易压实。通过上分段开采防火灌浆的实践，已充分证明顶板冒落得比较严实，因煤层倾角在35度左右，冒落的岩石必然下滑，靠近溜子道处的采空区基本上被冒落岩石充填严实，加之采区灌浆好，浆量大，分布均匀基本上形成了隔绝带。对无媒柱开采沿空送巷和采区开采防火工作极为有利。
1.4沿空掘进和回采的技术要求
对掘送下头各分层机道的施工技术要求：保持施工方向相同，坡度一致，使各分层机道都处在同一截面上，有利于手段回风道沿空掘进施工。
1.5采区开采防火灌浆工作
大陆矿开采防火工作的主要技术手段是黄土灌浆。黄泥灌浆入井下采空区后，能粘结在浮煤表面，使煤粒表面与空气隔绝，防止煤粒的氧化，并能充实冒落岩石空隙，能起到冷却降温作用。加强灌浆的技术管理，首先要切实抓好对特殊点的防火灌浆。所谓特殊点就是易发火的隐患处，“两线”尤其是停止线，连接入，回风侧，通风负压差较大，冒落不严，极易漏风，采取充砂措施，将工作面下半部充严，杜绝向采空区漏风供氧。切割线采用加大灌浆量的办法，最里部的钻孔必须打在切割线的上头，加大切割线的灌浆量，采过后及时封闭。提高采区的受浆量，保证灌浆数量和质量，采区灌浆系数不准小于3%，泥浆分布均匀，消灭漏灌区和空白带，保证水平无煤柱开采。
二、厚煤层巷内预置充填方法
2.1充填区支设
充填区一次支设20m，分两次充填，第一次充底，第二次接顶，充填区外支设7m的废料区。充填区采用DW45-250/110XL单体液压支柱配合铰接顶梁、建筑用钢模板以及撑木进行支设。从巷中向充填侧偏800mm支设单体支柱，贴支柱自下向上支设模板，支模板前在底板挖深200mm、宽50mm的沟，将彩条布铺在模板下及内侧。模板用铁丝绑在支柱上加固。最上层模板与顶板接茬处，采用在铰接顶梁上部放置彩条布。
2.2充填管路注水
充填区支设完毕后，充填前对所有单体支柱二次注液。充填过程由跟班队长指挥，所有阀门开启以及地面混凝土泵送等都通过电话通知。首先进行注水排气，注水前将井下所有截止阀全部开启，从地面混凝土泵送站向管路内注水排气，管路内注满水后加入清洗球。为隔离水和混凝土，首先泵送6m3灰浆，然后再泵送混凝土，当清洗球到达钻孔底1#截止阀时，看阀门人员要立刻打电话通知地面泵站，泵送一定距离之后，停止泵送进行自流。
2.3充填混凝土
充填时地面充填站要同时具备两辆混凝土罐车实现连续浇注，防止管路中混入空气。充填现场观察、控制混凝土的流量以及浓度。当混凝土泵送完毕后再加入一组清洗球，再泵送清水，同样当清洗球通过1#截止阀时，看阀门人员立刻电话通知地面泵站，泵送一定距离之后，停止泵送进行自流，自流的过程中通过1#截止阀控制水的流量，当充填区充满后，关闭2#截止阀，将布料管拆开放至废料区，再开启2#截止阀，将余料充填至废料区，清洗球打入废料区后，关闭2#截止阀，拆除布料管，连接排水管，将1#、2#截止阀全部打开，泵送清水清洗管路，并将拆除的布料管用水清洗一遍，充填完毕。
结束语
厚煤层巷内预置充填带无煤柱开采技术管理至关重要，因此，在工程的后续发展中，要不断提高作业人员素质，加强对厚煤层巷内预置充填带无煤柱开采技术的重视，严格施工体系，促进煤矿工程水平的提高。
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论文作者:徐丹
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/16
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