安全工程
·
·
无桩妞簇与反共希夭银 雍 斯技薛俊
华
煤 矿瓦 斯治理 国家工 研程究 中心 摘
、、
安
淮 徽南
、
要针 对 深 井 瓦高 斯高 应地 力 高 地温 煤 层的群进 人 部深 开采 面 临 瓦的 治斯理 巷
,
、
支 护道 炭煤 开采等 重 大 全 生 安产 术技 题 本 难 文介绍 了 沿 留空巷
,
、
。
型 通 风无 柱煤 与瓦
煤、
共斯 采 术技 理 提原出 并实 施 了沿 空留巷 围岩 结 稳构 定性 控 制 术 快技 速 巷 充 填旁 技 术留
巷 孔 法 瓦钻斯 抽 采 技 取 得 了 术系列 术 创新 成技 果
,
无柱煤 煤与瓦斯 共 采 关 技键在术淮 南 ,
、
皖 北 铁 法 山西 晋焦华煤 淮 北 松藻等 矿
安区全 技 术 济经 益效
。
、、
、
多、个工 作 面得 到了 推广 应 用取 得 了 显 著的 煤瓦与 斯采
共
关键 词 沿 空 巷
留型
通风
无煤
柱
,
,,
’,
一
,
,
,
,
,
,
,
。
。
,
,
心
无煤 柱煤 与瓦 斯采技共术 原理
透低 气 性 层 群 煤无 柱煤煤与 瓦斯共 关键 技采术 针对 瓦 斯 高地高 应 力高 温 地煤的 层,
、
、
群进 人深 部 采开 面临 的 斯瓦治 巷道理 支护 煤炭 开 等采重 大安 生 全技产术 难 将 高题 斯
瓦,
、
、
高、地 低 压透 性气 层煤群 的 技 难 题 等术 一统 起 考 来虑 用采沿 空 留
,巷
、
通 风 一 体型化 解
决,
1949-210 Ch0ni Aacaemdci Juroan lleEcronic tPulbshiin gHuoes .lAlr ighstre ersve.
hdttp:/ww/.wcnkine.
t
矿山 建 设 程技术 工进展
,
新—
国全 山矿设建学会术议文集下 册
即
首 关采卸键压 层 沿首 面 采 空采 区边缘 快速 机 化械构 筑 高强 撑支 体墙将回 采 道 保 巷留下
来 在
留 巷 布 内 上 下 向置高低 位钻孔抽采 采空 区 及 邻 近卸 层压 瓦 形斯 成无 煤 柱 连 开续采 ,
,
,
实
现 被保 护 层全面 卸 压 综采 工 作 面 煤采与 压 卸瓦斯抽 采 同 推 步进实 现了 煤 与 斯 瓦 安 全高
,效
共 采 抽 采 的 高浓 度低 瓦斯 分 开输 送 到 地 面加以 利 实用 现节 能减 经排济 社会 环 境
, ,
效
、、
、
益显
著
具 。见体 图
。图
无
煤柱 沿空留 巷钻孔法 抽 采 瓦斯 原理 图
无
煤 柱 煤 与斯瓦 共 采关 技健术
沿 空 留巷 围 岩结 构 稳 定 性 制控 技 理 术 论研 和 工 程究实践 表 明长 壁 工作 自开面切 眼 向前 进 推 一段 离距后 悬 露 的 基 本 关
顶 ,,
键块 体出现 断 裂 断裂 线 互相贯 通 块体沿 断 线裂回 转下 沉 进 而形成 结 构 块 触接 石歼 后形
,,
,
、
成 能 够稳自 的沿空 巷 留 外 结层 构成为外 层 大结
,
构
、
。
沿 空巷留 层 支内护围 小岩结 构 如 果
只、
由
巷 周道围锚 杆 支 护 巷 旁 充 填墙 构成 体 结 构将 该在外 层大 结 构 形 成 程过中 受 到 强 烈的破
,
坏就 有可 能 能 自不 稳由 此提 出阶段 性辅 加 助强 的创 思 新路形 成巷 组 合 锚道 杆 护支 巷
,旁
,
填充 墙体 巷 辅内助 加 强支架 位 一三体 的沿 空留 围巷岩 整 体支 护 理 和 原一 新 型 套 高三
、
“
”
“
”
锚
杆 护 支和自移 式主 动 强力 控 顶支架辅 助 补强的 留 巷支护 术 体 系
技
、。
留巷 护技 术支体 系 采 的是用抗 剪切 性能 的 超高 强度 杆 高 预体紧 力 系 高刚统度 核为 心的 三
锚 高 杆护 技 术支 选 择超 杆强 体高 刚 护度网 超大 托 盘 超强 扭大 阻 矩 螺尼 母实 施, ,
、
“
”
、
、
、
1994-2010 hina CcadAeimc oJurnla Elcerontc PiubilhsignHouse .Al lrigths esrevre.d
htt://pww.wckni.etn
安
全工 程
扭 大矩高 预 应 力 维 持 锚 杆 的 荷载 提 升 主 动 承载能力 并 向 围岩扩 形散 成 强 主 高动 高阻 稳
, ,
,、
定 锚 的杆支 护 围 岩 承载 结
构。
留
巷支 护 术 技 体 系中 用采 的新 型 巷内辅 加助强 支架 是主自研 发 现的已 形成 列 产系
品,
,
可 以
功解成决 各 种条件 采强动动 压 影响期 巷道 围 稳岩定 控 问制题
。
该
支 采 架 用液 压支架
型辅结助
构
设 计 具有主 支动 撑能 力高 护 面表 大 积和自 功 能移
,
、
图。
为
加 强 支在架井 工 作下状 况
图
辅 助。加 强支
架 速快巷 旁 填技充术
无 柱 煤 与 煤瓦斯 共 采技 术 体 系巷中 旁 充墙 体填是 由 适 宜 井 下 高 程变化 具 早有 强高增 ,
、
阻 可 缩 性 且可远 距 离泵 施 送 的工大流 态 自 实密的 新 型,
,
、
、
、
型 充
填 材料 形成的 其 基
本
。
,组
分为水 泥粉煤 灰 细 骨粗 复 合料 送泵剂 复合 早强 剂和 水 等,
,
、
配比 范围 水泥 为
粉
煤 灰为
、
石子
,
为、
、
、
砂
为,
、、
、水
为
材
性料能 充
填
, 料坍浆 落
度实密 充填 结束后、
可 现实 远距 离 泵送 最 水长 泵平 送距 离 达 可 模脱抗 强压度分可别
达,
泵送
入 模后 自。
、、
和
。
具
良好 有 的压 变 缩形性 能 缩 率
,
压一
,
残余 强度 可 达 极限
,压抗强度的,
该 料材实 现 了 多套 组 合配 方 根能据 不 同 的 矿 压 显 规 律现和 巷 道变。
形
特 性要求 配 具制有 良好 的 载 承特 性 和变形 性 能 且 宜适远 距 离 送 泵 施 并工 成形 了多 种不
同 产 能的工 业 化生 产 模
式、
快 留速
巷 巷 充 旁填 工艺 系统 括 地 面包 干混充 料填制备 系 统干混 充 料填由地 面 至 井 泵下 站运 输 系统 干 混 充 填料送 至充填 泵 料 斗上 料 系 统 充 填料 浆 制 备 的与 送 泵系统和 填充
、
支、
架 模板 统
系。
主 要
填 充工艺 过 程为 由地 面专门 生产 线 按 设计 配 合 比 产 生干混出充 材填料 袋 装以
,
专或 用集 装散装箱运 至井 下泵 站 用螺旋 输 机 送或皮带输 送 机 将 干 混 料 至送充 填 泵 斗料在充
填泵中加 水搅 拌 匀 均后 经充 填 管 路泵送 至 充填 模内 拌新 混 料合 在充 模填内 自 流平密 实自
,
然
养 护 待硬 化 产生 一 定 强 度 后拆 模
,
。
工流程艺如图
所
示
。
1949-201 0Chnai Aademcci Jounal Erectlroicn PubislinghHou es.All righ str esever.
d
tthp://www.nck.niet
·
·
矿 山建设 工 技程术新展
进—
全国
山矿设学建术议文集会下
册
十充填
混十混允填填
料
料上 料
充填模板
板
填料桨
充
料入 浆
模
拆模模
护
支
的自流
密
平
图
快速 留 巷巷旁 充填 工 流程
艺
留 钻 巷孔法 瓦 斯抽 采 术
”技 首采 关 键层 顶板 采 空 区富 瓦 集抽斯采技 术
沿在 留空巷 内 置 布 倾向抽采 瓦 钻孔 斯 如
,图,
中的
,
孔钻钻 孔 布 置在 采空 上 方区的 ,
,卸
压 竖 向 带 状裂隙 区 抽采 采空 解区 游离吸瓦 斯 包 来括自开 采 和层卸 压层 通 过采 动 影 形
响成
裂的 隙 道通汇 集 采到空 区 上 部竖 带向 状裂隙 区 的内解 吸 游离瓦 斯卸 压 向竖带 裂状 隙
区 于位 采空 区顶 冒 板带落以 上的 离层 隙裂 内
。
带
在 留巷 内保持
个
采 空 抽 区 采 瓦 管道斯
与 留
内巷 的抽采主 道 管 连 通抽 采
, ,,
型 通风 压 力 场 驱 动 下 在留 巷 后
部的内采 空
区内 部集富的 大 量 高浓 度 瓦 斯 该 项技术 利 用首采 关 键 留 层 巷 采 抽瓦 斯钻 孔 替 代 了 首采层 顶 板 高 位抽 采巷道 节 省了 采首 关键 层 石 岩抽 采巷工 程 量大大 减
少,。
大间 上 距部远 程 煤 膨层卸 压 胀瓦斯 抽采 技
术矿如区 煤层 赋 存 为 层煤群 条 首件采 关键卸 压煤 层 后卸 压 倾层向卸 压范 向围顶 板方 向
,,
展 的发 度 高 达到
,
在
卸 压 保 护 区 部 卸 压上 煤层 透气 性 系数 增 数加 千 但倍远 程
。
,卸压 煤 与首采层 压 层 中卸 间具 有 密 隔 气 致 性 较好的 泥 岩上 大 部间距 远 程卸 压 煤 层 中的
富 高压含解 瓦吸 斯储集仍 在煤 层中
,
传
统 的 卸压 开 采 抽 采瓦斯 技 术是 在卸 压 被煤 层的底 板
。
布
置一条 岩 石 道巷
和 抽钻采 孔抽 采上 部 大间距 远 程 卸 压 煤层 中 的 解吸瓦 斯
而
煤 与 瓦 斯
,共
采
是则 留 巷在内直 接 大 间向距顶 板 远 程 层 煤卸压 区 内 施 穿工层 抽采 瓦 斯钻 孔 如图 孔图
、
中
的中的
、孔 采钻抽 孔 直 接穿过 上 部远 卸程 压煤 层 向 穿 层倾 抽采 瓦斯钻 孔 ,
。,
的 角倾 小 于 采 动 卸 角
压由沿 空巷 中施 留工的 上 向倾向 抽采 瓦 斯 孔 能 钻 够 获得理 想 的 抽
采。
高浓 度 大
流 量瓦斯效 果 抽 采的 斯 可 直 瓦 接利
,用
该 项技 术通 留过巷 内 上穿向层 钻孔 代
,
替。
远 卸 压 煤程 底层 板岩 石 巷 及 该 巷 在布中 的大量 置 上向穿 钻层孔 工 程 量大 大 少
减 层煤 多群 层 开采底 板 压 瓦 卸 斯抽 技 采 术 首采关 键 压卸 煤层 倾 向卸压 范 围 向 底 板 方 发 展向 的 深度
,为, ,
在卸
压保护 区
下 卸部 压 煤 层 气透 系 数 性增 数加百 倍 底 板裂隙 发 育 区 的卸 瓦 斯压 通过 竖 向 裂隙 与 采 空 区
通 贾上 浮运 移 至 空采 区没 有 显著 的 斯 瓦集 富
,区 ,
,。
但 在
底板 致 密 隔 气性 较好 泥 的岩之 下 的 ,
远
程 压 煤 卸 层存 中 高压 在富 斯瓦煤 层 留巷 内在 布 置下 向抽 采 瓦 钻斯孔 直 穿接 过 下部 卸 压
煤层 如
,
图中的
,孔
、
、
孔抽 采底 部 卸 压 煤 层的 吸 瓦 解 斯 连可 续高效 抽 高采浓
,
。度
斯瓦
。
该 项
技术 通 过 留巷内 下 向穿 层 孔钻 替代 远程 卸压 煤 底层板 岩石 及巷 在 该巷 中 布
,置
的
上 穿向层 钻 孔 省节 板 底卸压 煤 层 抽采 瓦 斯 岩 巷 石 和 量 的 大 采抽钻 孔 工 程量 大大 少减
留
钻 巷 孔抽 采 瓦 斯的 保 障技 术采空 区 埋 管 抽 瓦采 斯 术技
采首层沿 空 留巷 工 作 面 上 的 邻 近 下煤 层距 首 采 关 卸键压 很层近 由 近于距 离邻近 卸
,压
19、94-0102C iha nAcadmec iouJnarlE lcetornciP blishinu Hogue.sA llr ihtgsr seerved
.htp:/twww./cnki.ent
安全
工程
一
风下
一
一 巷风巷 一
上一
沿
空 留巷墙
一体回 风
一
巷一
工 面作
一
抽采管路
上钻向
留巷
孔
空采 区
一
向钻下
孔图
,沿
空留巷
型
通风 低 位钻 孔抽 采 卸 瓦 压 斯布 置图
煤
层 涌出 的瓦 量斯大 工 作面 采用 管埋抽作采为防 止 采 区空瓦 斯 大 量 向 工 作 面 涌出的 助
辅措
。
工 作施面 在 充 填体 施 工 过程 中 每 间隔,
预 留
一直径 不 小于
,
抽采管 道 通
过,,
三 通
和连接接 管人采 区 空 抽采管 道上在 每 一 分 支 管 道 设上置 个 闸一阀 通过 闸 阀 制 控同
,
时埋
管抽放 的 数 量 在 留巷 保内 持 一,
个
空采 区抽 管 采道 与埋 管抽采 主 管 道 连 通抽 放口 与
,
工作 上面 的口 距离
一,
间之 其 的他 采空 区 抽采 管 的 道闸阀 关闭 当工 作面瓦 涌 出斯
。
量 或 瓦大 斯涌出异 时 通常过 控制 采空区 管抽 采 埋 管 道 口的数 量 和 启 程开度 控 制采空 区 瓦
斯抽 采量 和抽 采 瓦 斯 度浓 抽采 的瓦 斯 以可 接直 输 送到 面 加 地以 利 用
,风
控 瓦技 斯术
沿
空巷
留
型, 风通 方式工作 可面 过 通 作工 上面 下 风进巷 风 量 留 巷和段 埋管 抽采 量
, ,
,
、
的调 将 留 巷 排节放 瓦斯 的浓 度 合 理 制 在 安 全 值 控 以下因 此
形
通 对 风瓦斯 管 理具 有很
大
的 灵活
性。
主
技 要术特
点技本术 在新 型 充 填 材 料和 充 填 工 艺 强 采动 响影条 件 下 的巷 支 护 留 快 速和 构 筑 充填体
键关 术 技 实 上 现了 破 在 充 填突材 料 远 距 离输 系统 新送 备 研 发设和 械机化快 速 构筑充 坟
墙
、,
体工 艺
系统 上 实 现 了集成 创新 成功 实 现 了 于基锚 杆 护支 的 巷留 岩 控围制 煤 柱
,
无、
型
通风
煤 与 斯共瓦 采 采用留 巷 钻 孔 连续 高 法 抽 采效采 空 区瓦 斯 抽 出 采的瓦 浓斯 度高 达
,
,
,
卸被压 煤 层 瓦斯预 抽率
达,
以
并 具 上有采 气 周 期长 抽采 成 本低 等 特 解 决
点
,、
,
低 透 气 性 高了瓦 斯 煤矿 安 高全效 开 采 术 技 难 题打破 了 国 外学 界术认为 在 松 软 透低 煤层 中
,
瓦
斯难以 抽 采 论 的断将 透低 气性 高瓦 煤 斯层 全 安 高 效开采 向 无推 柱煤煤 与 瓦 斯 采共的
“
”
科
学采 矿 新 阶
采段用
。
其 要主 点有特,
、
实
现 了 煤 与 瓦 斯 安 高效 共采 实全 现 瓦 了斯 抽 浓采度 抽 采 率 最效大 化型
风通方 式 除 消了 采 煤工 作 面 上 隅 瓦角斯 超 事 限故 为煤 矿杜 瓦 绝 爆斯炸
,
,
事 故创造 了前 提 条 件
1
99-20104 Chni AcadeaicmJo ruan Ellecrtnioc Pbuislingh oHuse.All r gihts rsereved
.
ttp:h//ww.wcnk.neit
矿山 建设工 程技术 新展
进
,
—、
。
。国全 矿山建 学设术 议会集 文 下册, ,
用利 沿 空采 留区巷道 施 工 顶巷 板底穿 钻层 孔 抽采 临层近 或 被 保护层 压 卸 斯
,瓦
,可
以 节 省 大量 瓦斯 抽 钻采 工 孔 解程 决 低透气 煤性 层群 瓦 斯 抽 后 采 问题 真先 实正现 煤 瓦
与共采
沿 斯空留 巷无煤 柱 开 采 可以 回多收 区段 煤 柱,
,,
提 高 回采
,率
节
至省 少 两 条 巷 和 岩 条一 巷 煤降 低 掘 进成 和 研本 石排放 量留 巷 继续 服
务下 一个
邻
工 近 作面简 化 开 布采 局和 采 区 道 系 统
巷
,型
通 条风件 下 作工 面 可以降温
,
且℃ 作 业人员 均在 进 风流 中工作 大 大改善
,
劳动作 业
环 有境 效决 解深井 开 采的 热害 问
题
,抽
采 的瓦 斯浓 度 可高 直接 效高 利 用实现 节能 减排 瓦斯 利 用 成本大 大 低降 实现 ,
, ,
煤, 安 矿全高 效生 产 和 环境 生 态保 护 的 谐和 发
。
展
煤无 煤与柱瓦斯共采 技 术适用 条 件开
采煤 适 层 条件
用煤层厚 度
下以 薄 及 中厚 的煤层 倾角 。
顶
板 为中等 定稳以 上左
右。
,单
一 或煤
,层
开 群采工 作 面一 采 次全高 板顶稳定 性 较 差 的 工 作 面 向长 走 度 宜不 于大
作工 采 面用加 固措 施 后 作工 面 走向度长可 适 延当长 至
,
顶 板 稳定
采
区 巷 道布 方式置型
风 通系 巷统道 布 置方 式 因采场 布方 局 巷道式布 置条 件 不 的 而 异 归 纳同起 来主
要,
、有以 下 两
①种统 筹 规 划 理 合安 巷排道 布置
,
。拟采用 空 沿 留巷
,型 通
风开 采 的采 区 井矿进 采行
,
,区 设 计时 应 优先考虑 ,
型
风通方 式适 用 件 的 巷条道布 置 到 做 产 生统系 满 足 沿空 留巷
实
。
行
通 风需 要
。
利 型 用 边界 回风 巷道 构 筑
型通
风
在 采区 边 界布 置 一条 回 风 上山 采 区 各 工 面作 切
, 在,
眼位置 施 工回风 联 巷 边 界与回 上 风山连 通 成形
型通
道 见风
,图
。
图
,
型通风 系
统②
造改现 有 的 巷道 系 统使拟 采 用 沿 留 空巷进
一回 二 进或二 回 的 通风系
。统
型 通
风 开 采 的工 作 面 具备稳 定可 靠的
技二创 新术成 果 及推广 应 用 情况
煤由 矿 瓦 治 理斯 国 家工程 究 中 研 联心 合淮南 矿 业集 团 国中 矿 业学大安 徽 理工 大学
、、
、
914-20901Ch na Acaideimc Joural nEectloric Pnubislingh Hosu. ellA irghst rseerved.
htt:p/w/wwc.ni.nke
t
全 安工程
安 建徽 学工院 等 科 院 研 研 发 所 成 功的 低 透 气性 煤层 无 煤 群 柱煤与 瓦 斯 共 关键 采 术技成 功
实 了 现基于 锚杆支 护 的 留 巷 围 岩控制 无 煤 柱风 式方决 了解
、
,
型 风 通与煤瓦 斯 共采,
。
采
,用
型
或通
型型通
风工 作 面上 角隅瓦 斯积 聚 超 限难 题实现 了工 作 回面风流 瓦 斯 降至
、
以 为下煤 矿 杜 绝 斯 爆 炸事故创瓦 造了 前提 条 件 利 用 采 区 所 留 空巷道 施 工 顶 底
板
层 穿 孔钻采 用留巷 钻孔 采 瓦 抽斯替 代了 专 用岩 巷 大 降 低大了 瓦 斯 理治 成 留 本巷孔钻
法
,,
连续 高 效 抽采 采空
区和 邻近 瓦 斯 实 层现了 连 抽 采 卸续 压 瓦 斯 采抽 率 达,
,
以 上采抽
,出
的 高 浓 斯 可 直 接 利瓦用 大大 低降 了 斯瓦利 用 成本为 矿 煤安 高全 开效 采 提 供科学 可 靠 了的
,,
术 途技径
已 获 得
、
技术 水。平 际国领 先 实 现 理 了论 技术 的 重大 破突和 艺 装备 材料 的工成集 新创
,
,,。
、
、
,
实 现了 瓦 斯 抽 采 和 利 用的最 化 为大 国内 外 首创 具 有 完全 自 知主识 产
权 项发明专
利
。、
目
前该 项 技 术
,
、
,项实 新用型 专 利受 理 专利
,
项 在淮 南 皖北 铁 山法西 华 晋焦
,
、
、
煤 北 淮松藻 等矿区
技 术 济经 效益
多
个 个工 作 面 得 到 推了广 应 用初 步推 广 实 施 取 得 了 显 著 安的
全
,
、
参 考
文献
袁」 亮版
社,
远 松 低软透 煤层 群 瓦 斯抽采 论 理与技术
〕
北 京炭煤 业工
, 出
袁, 」亮
袁 」
亮巷留 钻孔 法 与 煤瓦斯 共采 技 术
,,
〕 煤炭 报学
低 透
气性 瓦高 斯 煤层 群 无 煤 柱 快 速 留巷
型通
风 煤 与 瓦 斯共 采
关
键 技 术 〕〔中国 炭
煤袁
」 「亮学
报
报,, ,
低透高 瓦 斯 层 群 安煤全 采开关 键技 术 研究 〕「 石 力岩学 与 工
程
袁 」
,亮
高
斯矿 瓦区复杂地 质 条件 安 全 高 效 开 采 关 技键 术
一
煤
学
炭
1 949201- 0Ciha Ancdemia Jocunarl lEcetornicP bluishin Hogues A.l rigltshre srveed
.
htp:t/www.c/kn.nite
安全工程
·
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无桩妞簇与反共希夭银 雍 斯技薛俊
华
煤 矿瓦 斯治理 国家工 研程究 中心 摘
、、
安
淮 徽南
、
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,
、
支 护道 炭煤 开采等 重 大 全 生 安产 术技 题 本 难 文介绍 了 沿 留空巷
,
、
。
型 通 风无 柱煤 与瓦
煤、
共斯 采 术技 理 提原出 并实 施 了沿 空留巷 围岩 结 稳构 定性 控 制 术 快技 速 巷 充 填旁 技 术留
巷 孔 法 瓦钻斯 抽 采 技 取 得 了 术系列 术 创新 成技 果
,
无柱煤 煤与瓦斯 共 采 关 技键在术淮 南 ,
、
皖 北 铁 法 山西 晋焦华煤 淮 北 松藻等 矿
安区全 技 术 济经 益效
。
、、
、
多、个工 作 面得 到了 推广 应 用取 得 了 显 著的 煤瓦与 斯采
共
关键 词 沿 空 巷
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通风
无煤
柱
,
,,
’,
一
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,
,
,
,
,
,
。
。
,
,
心
无煤 柱煤 与瓦 斯采技共术 原理
透低 气 性 层 群 煤无 柱煤煤与 瓦斯共 关键 技采术 针对 瓦 斯 高地高 应 力高 温 地煤的 层,
、
、
群进 人深 部 采开 面临 的 斯瓦治 巷道理 支护 煤炭 开 等采重 大安 生 全技产术 难 将 高题 斯
瓦,
、
、
高、地 低 压透 性气 层煤群 的 技 难 题 等术 一统 起 考 来虑 用采沿 空 留
,巷
、
通 风 一 体型化 解
决,
1949-210 Ch0ni Aacaemdci Juroan lleEcronic tPulbshiin gHuoes .lAlr ighstre ersve.
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矿山 建 设 程技术 工进展
,
新—
国全 山矿设建学会术议文集下 册
即
首 关采卸键压 层 沿首 面 采 空采 区边缘 快速 机 化械构 筑 高强 撑支 体墙将回 采 道 保 巷留下
来 在
留 巷 布 内 上 下 向置高低 位钻孔抽采 采空 区 及 邻 近卸 层压 瓦 形斯 成无 煤 柱 连 开续采 ,
,
,
实
现 被保 护 层全面 卸 压 综采 工 作 面 煤采与 压 卸瓦斯抽 采 同 推 步进实 现了 煤 与 斯 瓦 安 全高
,效
共 采 抽 采 的 高浓 度低 瓦斯 分 开输 送 到 地 面加以 利 实用 现节 能减 经排济 社会 环 境
, ,
效
、、
、
益显
著
具 。见体 图
。图
无
煤柱 沿空留 巷钻孔法 抽 采 瓦斯 原理 图
无
煤 柱 煤 与斯瓦 共 采关 技健术
沿 空 留巷 围 岩结 构 稳 定 性 制控 技 理 术 论研 和 工 程究实践 表 明长 壁 工作 自开面切 眼 向前 进 推 一段 离距后 悬 露 的 基 本 关
顶 ,,
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,,
,
、
成 能 够稳自 的沿空 巷 留 外 结层 构成为外 层 大结
,
构
、
。
沿 空巷留 层 支内护围 小岩结 构 如 果
只、
由
巷 周道围锚 杆 支 护 巷 旁 充 填墙 构成 体 结 构将 该在外 层大 结 构 形 成 程过中 受 到 强 烈的破
,
坏就 有可 能 能 自不 稳由 此提 出阶段 性辅 加 助强 的创 思 新路形 成巷 组 合 锚道 杆 护支 巷
,旁
,
填充 墙体 巷 辅内助 加 强支架 位 一三体 的沿 空留 围巷岩 整 体支 护 理 和 原一 新 型 套 高三
、
“
”
“
”
锚
杆 护 支和自移 式主 动 强力 控 顶支架辅 助 补强的 留 巷支护 术 体 系
技
、。
留巷 护技 术支体 系 采 的是用抗 剪切 性能 的 超高 强度 杆 高 预体紧 力 系 高刚统度 核为 心的 三
锚 高 杆护 技 术支 选 择超 杆强 体高 刚 护度网 超大 托 盘 超强 扭大 阻 矩 螺尼 母实 施, ,
、
“
”
、
、
、
1994-2010 hina CcadAeimc oJurnla Elcerontc PiubilhsignHouse .Al lrigths esrevre.d
htt://pww.wckni.etn
安
全工 程
扭 大矩高 预 应 力 维 持 锚 杆 的 荷载 提 升 主 动 承载能力 并 向 围岩扩 形散 成 强 主 高动 高阻 稳
, ,
,、
定 锚 的杆支 护 围 岩 承载 结
构。
留
巷支 护 术 技 体 系中 用采 的新 型 巷内辅 加助强 支架 是主自研 发 现的已 形成 列 产系
品,
,
可 以
功解成决 各 种条件 采强动动 压 影响期 巷道 围 稳岩定 控 问制题
。
该
支 采 架 用液 压支架
型辅结助
构
设 计 具有主 支动 撑能 力高 护 面表 大 积和自 功 能移
,
、
图。
为
加 强 支在架井 工 作下状 况
图
辅 助。加 强支
架 速快巷 旁 填技充术
无 柱 煤 与 煤瓦斯 共 采技 术 体 系巷中 旁 充墙 体填是 由 适 宜 井 下 高 程变化 具 早有 强高增 ,
、
阻 可 缩 性 且可远 距 离泵 施 送 的工大流 态 自 实密的 新 型,
,
、
、
、
型 充
填 材料 形成的 其 基
本
。
,组
分为水 泥粉煤 灰 细 骨粗 复 合料 送泵剂 复合 早强 剂和 水 等,
,
、
配比 范围 水泥 为
粉
煤 灰为
、
石子
,
为、
、
、
砂
为,
、、
、水
为
材
性料能 充
填
, 料坍浆 落
度实密 充填 结束后、
可 现实 远距 离 泵送 最 水长 泵平 送距 离 达 可 模脱抗 强压度分可别
达,
泵送
入 模后 自。
、、
和
。
具
良好 有 的压 变 缩形性 能 缩 率
,
压一
,
残余 强度 可 达 极限
,压抗强度的,
该 料材实 现 了 多套 组 合配 方 根能据 不 同 的 矿 压 显 规 律现和 巷 道变。
形
特 性要求 配 具制有 良好 的 载 承特 性 和变形 性 能 且 宜适远 距 离 送 泵 施 并工 成形 了多 种不
同 产 能的工 业 化生 产 模
式、
快 留速
巷 巷 充 旁填 工艺 系统 括 地 面包 干混充 料填制备 系 统干混 充 料填由地 面 至 井 泵下 站运 输 系统 干 混 充 填料送 至充填 泵 料 斗上 料 系 统 充 填料 浆 制 备 的与 送 泵系统和 填充
、
支、
架 模板 统
系。
主 要
填 充工艺 过 程为 由地 面专门 生产 线 按 设计 配 合 比 产 生干混出充 材填料 袋 装以
,
专或 用集 装散装箱运 至井 下泵 站 用螺旋 输 机 送或皮带输 送 机 将 干 混 料 至送充 填 泵 斗料在充
填泵中加 水搅 拌 匀 均后 经充 填 管 路泵送 至 充填 模内 拌新 混 料合 在充 模填内 自 流平密 实自
,
然
养 护 待硬 化 产生 一 定 强 度 后拆 模
,
。
工流程艺如图
所
示
。
1949-201 0Chnai Aademcci Jounal Erectlroicn PubislinghHou es.All righ str esever.
d
tthp://www.nck.niet
·
·
矿 山建设 工 技程术新展
进—
全国
山矿设学建术议文集会下
册
十充填
混十混允填填
料
料上 料
充填模板
板
填料桨
充
料入 浆
模
拆模模
护
支
的自流
密
平
图
快速 留 巷巷旁 充填 工 流程
艺
留 钻 巷孔法 瓦 斯抽 采 术
”技 首采 关 键层 顶板 采 空 区富 瓦 集抽斯采技 术
沿在 留空巷 内 置 布 倾向抽采 瓦 钻孔 斯 如
,图,
中的
,
孔钻钻 孔 布 置在 采空 上 方区的 ,
,卸
压 竖 向 带 状裂隙 区 抽采 采空 解区 游离吸瓦 斯 包 来括自开 采 和层卸 压层 通 过采 动 影 形
响成
裂的 隙 道通汇 集 采到空 区 上 部竖 带向 状裂隙 区 的内解 吸 游离瓦 斯卸 压 向竖带 裂状 隙
区 于位 采空 区顶 冒 板带落以 上的 离层 隙裂 内
。
带
在 留巷 内保持
个
采 空 抽 区 采 瓦 管道斯
与 留
内巷 的抽采主 道 管 连 通抽 采
, ,,
型 通风 压 力 场 驱 动 下 在留 巷 后
部的内采 空
区内 部集富的 大 量 高浓 度 瓦 斯 该 项技术 利 用首采 关 键 留 层 巷 采 抽瓦 斯钻 孔 替 代 了 首采层 顶 板 高 位抽 采巷道 节 省了 采首 关键 层 石 岩抽 采巷工 程 量大大 减
少,。
大间 上 距部远 程 煤 膨层卸 压 胀瓦斯 抽采 技
术矿如区 煤层 赋 存 为 层煤群 条 首件采 关键卸 压煤 层 后卸 压 倾层向卸 压范 向围顶 板方 向
,,
展 的发 度 高 达到
,
在
卸 压 保 护 区 部 卸 压上 煤层 透气 性 系数 增 数加 千 但倍远 程
。
,卸压 煤 与首采层 压 层 中卸 间具 有 密 隔 气 致 性 较好的 泥 岩上 大 部间距 远 程卸 压 煤 层 中的
富 高压含解 瓦吸 斯储集仍 在煤 层中
,
传
统 的 卸压 开 采 抽 采瓦斯 技 术是 在卸 压 被煤 层的底 板
。
布
置一条 岩 石 道巷
和 抽钻采 孔抽 采上 部 大间距 远 程 卸 压 煤层 中 的 解吸瓦 斯
而
煤 与 瓦 斯
,共
采
是则 留 巷在内直 接 大 间向距顶 板 远 程 层 煤卸压 区 内 施 穿工层 抽采 瓦 斯钻 孔 如图 孔图
、
中
的中的
、孔 采钻抽 孔 直 接穿过 上 部远 卸程 压煤 层 向 穿 层倾 抽采 瓦斯钻 孔 ,
。,
的 角倾 小 于 采 动 卸 角
压由沿 空巷 中施 留工的 上 向倾向 抽采 瓦 斯 孔 能 钻 够 获得理 想 的 抽
采。
高浓 度 大
流 量瓦斯效 果 抽 采的 斯 可 直 瓦 接利
,用
该 项技 术通 留过巷 内 上穿向层 钻孔 代
,
替。
远 卸 压 煤程 底层 板岩 石 巷 及 该 巷 在布中 的大量 置 上向穿 钻层孔 工 程 量大 大 少
减 层煤 多群 层 开采底 板 压 瓦 卸 斯抽 技 采 术 首采关 键 压卸 煤层 倾 向卸压 范 围 向 底 板 方 发 展向 的 深度
,为, ,
在卸
压保护 区
下 卸部 压 煤 层 气透 系 数 性增 数加百 倍 底 板裂隙 发 育 区 的卸 瓦 斯压 通过 竖 向 裂隙 与 采 空 区
通 贾上 浮运 移 至 空采 区没 有 显著 的 斯 瓦集 富
,区 ,
,。
但 在
底板 致 密 隔 气性 较好 泥 的岩之 下 的 ,
远
程 压 煤 卸 层存 中 高压 在富 斯瓦煤 层 留巷 内在 布 置下 向抽 采 瓦 钻斯孔 直 穿接 过 下部 卸 压
煤层 如
,
图中的
,孔
、
、
孔抽 采底 部 卸 压 煤 层的 吸 瓦 解 斯 连可 续高效 抽 高采浓
,
。度
斯瓦
。
该 项
技术 通 过 留巷内 下 向穿 层 孔钻 替代 远程 卸压 煤 底层板 岩石 及巷 在 该巷 中 布
,置
的
上 穿向层 钻 孔 省节 板 底卸压 煤 层 抽采 瓦 斯 岩 巷 石 和 量 的 大 采抽钻 孔 工 程量 大大 少减
留
钻 巷 孔抽 采 瓦 斯的 保 障技 术采空 区 埋 管 抽 瓦采 斯 术技
采首层沿 空 留巷 工 作 面 上 的 邻 近 下煤 层距 首 采 关 卸键压 很层近 由 近于距 离邻近 卸
,压
19、94-0102C iha nAcadmec iouJnarlE lcetornciP blishinu Hogue.sA llr ihtgsr seerved
.htp:/twww./cnki.ent
安全
工程
一
风下
一
一 巷风巷 一
上一
沿
空 留巷墙
一体回 风
一
巷一
工 面作
一
抽采管路
上钻向
留巷
孔
空采 区
一
向钻下
孔图
,沿
空留巷
型
通风 低 位钻 孔抽 采 卸 瓦 压 斯布 置图
煤
层 涌出 的瓦 量斯大 工 作面 采用 管埋抽作采为防 止 采 区空瓦 斯 大 量 向 工 作 面 涌出的 助
辅措
。
工 作施面 在 充 填体 施 工 过程 中 每 间隔,
预 留
一直径 不 小于
,
抽采管 道 通
过,,
三 通
和连接接 管人采 区 空 抽采管 道上在 每 一 分 支 管 道 设上置 个 闸一阀 通过 闸 阀 制 控同
,
时埋
管抽放 的 数 量 在 留巷 保内 持 一,
个
空采 区抽 管 采道 与埋 管抽采 主 管 道 连 通抽 放口 与
,
工作 上面 的口 距离
一,
间之 其 的他 采空 区 抽采 管 的 道闸阀 关闭 当工 作面瓦 涌 出斯
。
量 或 瓦大 斯涌出异 时 通常过 控制 采空区 管抽 采 埋 管 道 口的数 量 和 启 程开度 控 制采空 区 瓦
斯抽 采量 和抽 采 瓦 斯 度浓 抽采 的瓦 斯 以可 接直 输 送到 面 加 地以 利 用
,风
控 瓦技 斯术
沿
空巷
留
型, 风通 方式工作 可面 过 通 作工 上面 下 风进巷 风 量 留 巷和段 埋管 抽采 量
, ,
,
、
的调 将 留 巷 排节放 瓦斯 的浓 度 合 理 制 在 安 全 值 控 以下因 此
形
通 对 风瓦斯 管 理具 有很
大
的 灵活
性。
主
技 要术特
点技本术 在新 型 充 填 材 料和 充 填 工 艺 强 采动 响影条 件 下 的巷 支 护 留 快 速和 构 筑 充填体
键关 术 技 实 上 现了 破 在 充 填突材 料 远 距 离输 系统 新送 备 研 发设和 械机化快 速 构筑充 坟
墙
、,
体工 艺
系统 上 实 现 了集成 创新 成功 实 现 了 于基锚 杆 护支 的 巷留 岩 控围制 煤 柱
,
无、
型
通风
煤 与 斯共瓦 采 采用留 巷 钻 孔 连续 高 法 抽 采效采 空 区瓦 斯 抽 出 采的瓦 浓斯 度高 达
,
,
,
卸被压 煤 层 瓦斯预 抽率
达,
以
并 具 上有采 气 周 期长 抽采 成 本低 等 特 解 决
点
,、
,
低 透 气 性 高了瓦 斯 煤矿 安 高全效 开 采 术 技 难 题打破 了 国 外学 界术认为 在 松 软 透低 煤层 中
,
瓦
斯难以 抽 采 论 的断将 透低 气性 高瓦 煤 斯层 全 安 高 效开采 向 无推 柱煤煤 与 瓦 斯 采共的
“
”
科
学采 矿 新 阶
采段用
。
其 要主 点有特,
、
实
现 了 煤 与 瓦 斯 安 高效 共采 实全 现 瓦 了斯 抽 浓采度 抽 采 率 最效大 化型
风通方 式 除 消了 采 煤工 作 面 上 隅 瓦角斯 超 事 限故 为煤 矿杜 瓦 绝 爆斯炸
,
,
事 故创造 了前 提 条 件
1
99-20104 Chni AcadeaicmJo ruan Ellecrtnioc Pbuislingh oHuse.All r gihts rsereved
.
ttp:h//ww.wcnk.neit
矿山 建设工 程技术 新展
进
,
—、
。
。国全 矿山建 学设术 议会集 文 下册, ,
用利 沿 空采 留区巷道 施 工 顶巷 板底穿 钻层 孔 抽采 临层近 或 被 保护层 压 卸 斯
,瓦
,可
以 节 省 大量 瓦斯 抽 钻采 工 孔 解程 决 低透气 煤性 层群 瓦 斯 抽 后 采 问题 真先 实正现 煤 瓦
与共采
沿 斯空留 巷无煤 柱 开 采 可以 回多收 区段 煤 柱,
,,
提 高 回采
,率
节
至省 少 两 条 巷 和 岩 条一 巷 煤降 低 掘 进成 和 研本 石排放 量留 巷 继续 服
务下 一个
邻
工 近 作面简 化 开 布采 局和 采 区 道 系 统
巷
,型
通 条风件 下 作工 面 可以降温
,
且℃ 作 业人员 均在 进 风流 中工作 大 大改善
,
劳动作 业
环 有境 效决 解深井 开 采的 热害 问
题
,抽
采 的瓦 斯浓 度 可高 直接 效高 利 用实现 节能 减排 瓦斯 利 用 成本大 大 低降 实现 ,
, ,
煤, 安 矿全高 效生 产 和 环境 生 态保 护 的 谐和 发
。
展
煤无 煤与柱瓦斯共采 技 术适用 条 件开
采煤 适 层 条件
用煤层厚 度
下以 薄 及 中厚 的煤层 倾角 。
顶
板 为中等 定稳以 上左
右。
,单
一 或煤
,层
开 群采工 作 面一 采 次全高 板顶稳定 性 较 差 的 工 作 面 向长 走 度 宜不 于大
作工 采 面用加 固措 施 后 作工 面 走向度长可 适 延当长 至
,
顶 板 稳定
采
区 巷 道布 方式置型
风 通系 巷统道 布 置方 式 因采场 布方 局 巷道式布 置条 件 不 的 而 异 归 纳同起 来主
要,
、有以 下 两
①种统 筹 规 划 理 合安 巷排道 布置
,
。拟采用 空 沿 留巷
,型 通
风开 采 的采 区 井矿进 采行
,
,区 设 计时 应 优先考虑 ,
型
风通方 式适 用 件 的 巷条道布 置 到 做 产 生统系 满 足 沿空 留巷
实
。
行
通 风需 要
。
利 型 用 边界 回风 巷道 构 筑
型通
风
在 采区 边 界布 置 一条 回 风 上山 采 区 各 工 面作 切
, 在,
眼位置 施 工回风 联 巷 边 界与回 上 风山连 通 成形
型通
道 见风
,图
。
图
,
型通风 系
统②
造改现 有 的 巷道 系 统使拟 采 用 沿 留 空巷进
一回 二 进或二 回 的 通风系
。统
型 通
风 开 采 的工 作 面 具备稳 定可 靠的
技二创 新术成 果 及推广 应 用 情况
煤由 矿 瓦 治 理斯 国 家工程 究 中 研 联心 合淮南 矿 业集 团 国中 矿 业学大安 徽 理工 大学
、、
、
914-20901Ch na Acaideimc Joural nEectloric Pnubislingh Hosu. ellA irghst rseerved.
htt:p/w/wwc.ni.nke
t
全 安工程
安 建徽 学工院 等 科 院 研 研 发 所 成 功的 低 透 气性 煤层 无 煤 群 柱煤与 瓦 斯 共 关键 采 术技成 功
实 了 现基于 锚杆支 护 的 留 巷 围 岩控制 无 煤 柱风 式方决 了解
、
,
型 风 通与煤瓦 斯 共采,
。
采
,用
型
或通
型型通
风工 作 面上 角隅瓦 斯积 聚 超 限难 题实现 了工 作 回面风流 瓦 斯 降至
、
以 为下煤 矿 杜 绝 斯 爆 炸事故创瓦 造了 前提 条 件 利 用 采 区 所 留 空巷道 施 工 顶 底
板
层 穿 孔钻采 用留巷 钻孔 采 瓦 抽斯替 代了 专 用岩 巷 大 降 低大了 瓦 斯 理治 成 留 本巷孔钻
法
,,
连续 高 效 抽采 采空
区和 邻近 瓦 斯 实 层现了 连 抽 采 卸续 压 瓦 斯 采抽 率 达,
,
以 上采抽
,出
的 高 浓 斯 可 直 接 利瓦用 大大 低降 了 斯瓦利 用 成本为 矿 煤安 高全 开效 采 提 供科学 可 靠 了的
,,
术 途技径
已 获 得
、
技术 水。平 际国领 先 实 现 理 了论 技术 的 重大 破突和 艺 装备 材料 的工成集 新创
,
,,。
、
、
,
实 现了 瓦 斯 抽 采 和 利 用的最 化 为大 国内 外 首创 具 有 完全 自 知主识 产
权 项发明专
利
。、
目
前该 项 技 术
,
、
,项实 新用型 专 利受 理 专利
,
项 在淮 南 皖北 铁 山法西 华 晋焦
,
、
、
煤 北 淮松藻 等矿区
技 术 济经 效益
多
个 个工 作 面 得 到 推了广 应 用初 步推 广 实 施 取 得 了 显 著 安的
全
,
、
参 考
文献
袁」 亮版
社,
远 松 低软透 煤层 群 瓦 斯抽采 论 理与技术
〕
北 京炭煤 业工
, 出
袁, 」亮
袁 」
亮巷留 钻孔 法 与 煤瓦斯 共采 技 术
,,
〕 煤炭 报学
低 透
气性 瓦高 斯 煤层 群 无 煤 柱 快 速 留巷
型通
风 煤 与 瓦 斯共 采
关
键 技 术 〕〔中国 炭
煤袁
」 「亮学
报
报,, ,
低透高 瓦 斯 层 群 安煤全 采开关 键技 术 研究 〕「 石 力岩学 与 工
程
袁 」
,亮
高
斯矿 瓦区复杂地 质 条件 安 全 高 效 开 采 关 技键 术
一
煤
学
炭
1 949201- 0Ciha Ancdemia Jocunarl lEcetornicP bluishin Hogues A.l rigltshre srveed
.
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