浅谈小河口煤矿首采工作面沿空留巷技术 织金县小河口煤矿总工程师 陈润泽 【摘要】织金县小河口煤矿为新投产矿井,11801工作面为矿首采工作面,顶板为灰岩,坚硬完整,现场条件适合采用沿空留巷技术,实现无煤柱开采,有利于矿井防火及矿井的安全生产,能够缓解矿井生产接续的紧张形势,最大限度提高矿井的经济效益. 【关键词】工作面 沿空留巷 顶板控制 经济效益 一、工作面基本概况 回采工作面相对位置如表1所示. 表1回采工作面相对位置 煤层名称 煤18 水平名称 +1200m水平 采区名称 11800采区 工作面名称 11801工作面 地面标高(m) +1351.0~+1281.0 井下标高(m) +1260~+1290 地面相对位置 本面位于副井北西881m~420m之间,地面为农田. 回采对地面 设施的影响 回采将造成地面沉陷. 井下位置及 四邻采掘情况 本面北邻未开拓区,南邻1285轨道平巷;东邻为11803工作面(未开拓),西为为11805 工作面. 推采长度(m) 191 工作面面长 (m) 138 面积(m2) 26358 根据小河口煤矿生产接续及现场实际情况,选择11801工作面回风顺槽和运输顺槽作为沿空留巷巷道,留巷成功后分别作为11803工作面的运输顺槽和11805工作面的回风顺槽.11801工作面及两巷顺槽的基本条件如下. 1、 地质概况 1)地面相对位置及邻近采区开采情况 回采工作面布置如图1所示. 图1 工作面布置示意图 2) 煤(岩)层赋存特征 18煤层结构及顶底板情况如表2所示. 表2 煤层结构及顶底板情况 顶底板名称 岩石名称 厚度(m) 硬度 岩性特征 老顶 粉砂质泥岩 7.63 6.0 灰、灰黑色中厚层状粉砂质泥岩,产丰富的植物化石及微细粒黄铁矿. 直接顶 泥质粉砂岩 4.01 5.0 灰、灰黑色中层状泥质粉砂岩,底部含燧石团,具水平层理及波状层理. 直接底 粉砂岩 2.95 5.0 深灰色薄~中层状粉砂岩互层,具水平层理,解理发育,底部大量含植物化石. 老底 灰岩 4.6 5.0 浅灰、灰中~厚层状菱铁质灰岩. 18煤层无煤尘爆炸危险性,不具自燃性. 3)地质构造、水文及瓦斯地质 (1) 地质构造 本工作面掘进范围内影响施工的主要地质因素是断层,从揭露煤层情况看,本范围内地质构造比较复杂,如表3所示. (2) 水文地质 工作面顶部有少量的裂隙水,生产过程中局部会以顶板淋水的形式出现,预计最大涌水量10m3/h,正常涌水量5m3/h,对回采有一定的影响. (3) 瓦斯地质 18煤层无煤与瓦斯突出危险性,瓦斯绝对涌出量38.97m3/min. 表3 地质构造参数表 构造名称 走向(°) 倾向(°) 倾角(°) 性质 落差 (m) 对回采的影响程度 f1 55 325 70 正0.4 较小 f2 80 350 50 正1.5 较大 f3 52 0 70 正1.5 较大 f4 125 215 45 正1.6 较大 f5 60 330 80 正1.6 较大 f6 80 350 65 正0.4 较小 f7 70 340 85 正0.4 较小 2、 巷道布置 11801工作面西侧为回风巷,沿煤层顶板,破底板施工,巷道为锚杆支护,净宽*净高=4.2m*2.4m,净断面为10m2.主要用于工作面回风和行人. 11801工作面东侧为运输巷,沿煤层顶板,破底板施工,巷道为锚杆支护,净宽*净高=5.0m*2.4m,净断面为12m2.主要用于工作面运煤和行人. 3、 采煤方法及回采工艺 1)采煤方法 11801工作面采用倾斜长壁采煤法,综合机械化采煤. 2)回采工艺 11801工作面回采工艺为:割煤→移架→推溜.割煤方式为双向割煤,往返一次割两刀,端头斜切进刀,进刀长度不小于25m,截深0.6m. 4、 主要经济技术指标· 工作面主要经济技术指标见表4. 表4工作面主要技术经济指标表 序号 项目单位设计指标 1 工作面长度 m 138 2 采高m1.25 3 煤层生产能力 t/m2 1.875 4 循环进度 m 0.6 5 循环产量 t 147 6 月循环数 个116 7 月进度 m 69.6 8 日产量 t 588 9 月产量 t 17052 10 在册人数 人101 11 出勤人数 人66 12 出勤率 % 95 13 回采工效率 t/工8.9 14 坑木定额 m3/万t 2 15 液压支柱丢失率 ‰ 0 16 金属顶梁丢失 ‰ 0 17 铁鞋丢失率 ‰ 0 18 单位成本 元/吨150 二、巷旁墙体设计 1、沿空留巷墙体结构设计 小河口煤矿埋藏比较浅,工作面采场及顺槽巷道的压力都比较小,经调查研究分析、比较,选择采用混凝土砌块墙作为沿空留巷巷旁支护. 1)墙体位置及参数 (1) 墙体位置 墙体位于巷道采空区侧,巷道宽度回风顺槽4.2m,运输顺槽5.0m,墙宽1.3m,沿空留巷保留原巷道宽度.墙高砌筑到顶板,平均约1.25m.如图2所示. a. 回风顺槽 b.运输顺槽 图2 墙体位置示意图 (2) 巷旁支护墙体强度 巷旁支护墙体的整体抗压强度取20Mpa;随着工作面的推进,当发现墙体支护强度不够时,应及时调整巷旁支护设计参数. (3) 墙体材料:采用C30普通混凝土预制砌块. (4) 支护方式:砌块地面预制,井下人工砌筑形成巷旁支护墙. 2)墙体结构形式 采用加长、加厚混凝土块,错缝纵码砌筑矩形直墙,墙体宽度1.3m,高度1.25m.墙体结构如图3所示. 图3墙体结构示意图 2、墙体稳定措施 1)沿空留巷墙体厚度为1300mm,由混凝土块砌筑而成,砌缝需用水泥砂浆灌满并沟缝,并且砌块间的缝隙要错开,保证墙体呈连续的整体. 2)为保证墙体的稳定性,在沿空留巷巷道侧距离0.5米墙体支设一路单体支柱绞接顶梁棚. 3)如果留巷压力大,墙体有压裂漏风现象,并且伴有严重侧压,对墙体采取加强稳定支架支护措施,待顶板压力稳定后,在墙体外侧喷射100mm的混凝土封闭墙体,防止漏风. 4)墙体上方用粉煤灰袋接顶. 三、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的控制. 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.控制的关键是墙体上方的顶板控制.因此,为了控制和强化墙体上方的顶板,采用锚网索对墙体上方的顶板进行加固强化,并使得和巷道内的顶板成为一个整体.由于小河口煤矿煤层厚度低,留巷高度只有1.25m,留巷时锚杆支护施工困难. 结合小河口煤矿的具体情况,提出预控留巷顶板的方案.其优点是墙体上方顶板在掘巷时支护,留巷时不需再进行支护,工艺十分简单,对采煤干扰降到最低. 1、 掘进期间顶板控制 掘进时预控留巷顶板,在采空侧巷帮肩窝处每隔2m加打一根锚索,锚索角度75°,锚杆长度6m,直径17.8mm.支护剖面图如图4所示. a.回风顺槽 b.运输顺槽 图4 加强支护示意图 2、 回采影响期间顶板控制 1)加强临时支护 根据11801工作面顶板性质及矿压显现特征,工作面出口端头支架后砌墙施工处前后采用 "一字梁"配单柱支护方式进行加强支护,具体如下: (1) 工作面从端头架向前20m、向后10m加强支护,支护方式为一字梁配合单体液压支柱支护,一字梁沿巷道走向布置,一字梁型号为DJB1200型.在此范围内使用4路DJB1200一字梁进行支护,第一路距巷旁墙体500mm支设,中间靠墙体的一路(第二路)距内侧一字梁800mm支设,距中间另一路(第三路)1100mm,最外侧即第四路距第三路1100mm,距回风顺槽外帮700mm.运输顺槽第一路距巷旁墙体600mm支设,其余间距均为1100mm,每梁一柱,每棵单体均穿铁鞋,单体液压支柱全部使用细油丝绳联锁生根. (2) 从砌墙施工处向后,在原四路一字梁支护下,再增加一路加强支护,靠第一路200mm支设,向后支护10m. (3) 当沿空留巷部分区域顶板破碎或顶底板压力显现较大时,及时采取加强支护措施,在顶板破碎处采用Л型钢配合单体液压支柱支护,Л型钢沿巷道倾向布置,棚距0.8m,一梁3柱或4柱支设,每处支设的Л型钢棚不少于3棚. (4) 由于留巷宽度达到4.2m、5.0米,并且受到两次采动影响,为了保证使用安全,可以在巷道中部用单柱加打一排支撑柱, (5)一次砌墙长度3米,墙体砌好后,在靠墙体的一路一字梁棚下打牢一梁两柱后,将其他三路一字梁棚撤除,一字梁棚要拖后墙体2米撤除,随砌随撤除. 2)端头支架架后支护 为保证端头支架后砌墙施工工作空间的安全,在砌墙施工地点前、端头架后的空间,使用3路π型钢抬棚支护,即π型钢配合单体液压支柱进行支护,一梁两柱,棚距1.0m,在端头架拉移后,立即在端头架后进行支护. 3、 留巷期间顶板补强支护控制 1)顶板补强 由于巷道掘进时已在留巷顶板中部打了两排锚索,因此,留巷中不再加打锚索,如遇断层或顶板破碎时可根据情况再加打锚索.锚索规格为17.86000(mm),加强密度需根据具体情况确定. 2)帮补强 由于留巷后巷道压力增加,为了增加煤帮的稳定性并防止片帮,在实体煤侧的巷帮加挂塑料或金属网并加打至少一排锚杆.实体侧锚杆在巷道掘进时已全部加打完毕.因此,留巷时不再补打锚杆,但如遇断层或破碎地段,支护效果变差则需根据情况加强支护. 三、 通风系统设计 11801工作面两巷顺槽均沿空留巷,留巷后不再进人,并按《煤矿安全规程》的要求设置栅栏,瓦斯抽放管砌墙时预留并及时接入抽放系统.为了更好地防止隅角瓦斯积聚,在工作面出口砌墙作业点附近设置风帘增加砌墙作业地点的风量.瓦斯抽放管砌墙时预留并及时接入抽放系统进行抽放.11801工作面通风系统如图5所示. 图5 工作面及沿空留巷通风系统示意图 四、 瓦斯抽放及排水 11801属于高瓦斯工作面,采空区中留存有大量瓦斯,为了保证安全,留存瓦斯应尽可能抽放.为此,在巷旁支护墙体上方应预留瓦斯抽放孔,以便工作面采过后及时对采空区瓦斯进行抽放. 瓦斯抽放孔留设的方法是在砌墙时预埋直径108mm瓦斯抽放管,抽放管间距为15m. 由于11801工作面为倾斜长壁仰采,留巷及采空区中可能有积水,在低洼处没安设潜水泵排水,墙体底部每隔一定距离应留放水孔. 五、经济效益分析 1、材料成本 1)沿空留巷材料成本 混凝土原材料单价及成本计算结果如表5所示. 表5 混凝土原材料单价及成本 指标 水泥 砂 碎石 外加剂 单价(元/吨) 300 30 30 2000 数量(吨/m3) 0.32 0.67 1.038 0.01 单位成本(元/m3) 96 20.1 31.2 20 每立方米墙单位成本为96+20.1+31.2+20=167.3元,每米墙需要混凝土数量(1.3*1.25)=1.625 m3,混凝土材料成本167.3*1.625=271.9元/m. 锚索原材料单价及成本计算结果如表6所示. 表6锚索原材料单价及成本 指标 锚索 锚索 索具 托盘 锚固剂 单价(元/根) 140 22 28 6.8 数量(根/m) 1 1 1 2 单位成本(元/m) 140 22 28 13.6 成本(元/m) 203.6 每米墙锚索原材料成本203.6元/m. 根据以上计算,沿空留巷材料成本总计为每米巷道:271.9+203.6=476元. 2)新掘煤巷材料成本 新掘煤巷的锚杆锚索支护材料平均成本约为400元. 沿空留巷比新掘煤巷材料成本高76元/m. 2、 人工效益及工资成本分析 掘进工及留巷工每人每月工资均按5000元计算,月出勤按21.6天算,日工资为5000/21.6=231.48元. 1)沿空留巷工资成本 沿空留巷每班需要留巷工平均5人,每天推进4米.工资成本为(231.485)/4=289.35元/m. 2)新掘煤巷工资成本 采用放炮掘进,根据作业规程,每班掘进出勤平均14人,每班平均进尺2.5米,每天掘进7.5米.工资成本为(231.4814)/7.5=432元/m. 则沿空留巷比新掘巷道工资成本可节约143元/m. 3、 运输费成本分析 11801工作面留巷顺槽每掘进1米产生的运输量为20吨,砌1米墙的运输量为4.1吨,每米多运输15.9吨,按0.01元/米·吨计算,则沿空留巷比新掘进巷道运输费可节约15.90.011000=79.5元/m. 4、 火工品及坑木消耗成本分析 根据《掘进作业规程》提供的参数,炸药消耗量为8.25Kg/m,雷管为消耗量为23.1个/m,坑木消耗为0.05m3/m. 表7火工品及坑木消耗成本 名称 消耗量 单价 成本(元) 炸药 10 kg/m 12000元/吨120 雷管 25 个/m 2.5元/发62.5 坑木 0.05 m3/m 1500元/m3 75 合计 257.5 沿空留巷比新掘进巷道火工品及坑木消耗成本可节约257.5元/m. 通过以上几个方面的经济效益分析可知,采用沿空留巷比新掘巷道每米可以节约费用:76+143+79.5+257.5=556元/m. 5、增产效益 采用沿空留巷后,由于取消了煤柱,每个工作面可以多回收一条4米宽的煤柱,每吨煤按400元计算,则每米巷道可多采出煤炭的效益为1.2541.35400=2700元. 总计沿空留巷每米巷道可获得经济效益近556+2700=3256元=0.3256 万元. 因此11801工作面193米顺槽沿空留巷产生的经济效益为0.3256193=62.84万元. 六、结束语 1)采用沿空留巷技术、取消了区段煤柱,提高了回采率,充分挖掘利用煤炭资源,实现了可持续发展. 2)采用沿空留巷技术、少掘了一条巷道,缩短了回采工作面的准备时间,缓解了采掘接续紧张的矛盾. 3)采用沿空留巷技术、推动无煤柱开采的发展,探索了无煤柱开采的新思路,有利于防火和煤矿安全生产.
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更新时间：2014-07-27
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浅谈小河口煤矿首采工作面沿空留巷技术 织金县小河口煤矿总工程师 陈润泽 【摘要】织金县小河口煤矿为新投产矿井,11801工作面为矿首采工作面,顶板为灰岩,坚硬完整,现场条件适合采用沿空留巷技术,实现无煤柱开采,有利于矿井防火及矿井的安全生产,能够缓解矿井生产接续的紧张形势,最大限度提高矿井的经济效益. 【关键词】工作面 沿空留巷 顶板控制 经济效益 一、工作面基本概况 回采工作面相对位置如表1所示. 表1回采工作面相对位置 煤层名称 煤18 水平名称 +1200m水平 采区名称 11800采区 工作面名称 11801工作面 地面标高(m) +1351.0~+1281.0 井下标高(m) +1260~+1290 地面相对位置 本面位于副井北西881m~420m之间,地面为农田. 回采对地面 设施的影响 回采将造成地面沉陷. 井下位置及 四邻采掘情况 本面北邻未开拓区,南邻1285轨道平巷;东邻为11803工作面(未开拓),西为为11805 工作面. 推采长度(m) 191 工作面面长 (m) 138 面积(m2) 26358 根据小河口煤矿生产接续及现场实际情况,选择11801工作面回风顺槽和运输顺槽作为沿空留巷巷道,留巷成功后分别作为11803工作面的运输顺槽和11805工作面的回风顺槽.11801工作面及两巷顺槽的基本条件如下. 1、 地质概况 1)地面相对位置及邻近采区开采情况 回采工作面布置如图1所示. 图1 工作面布置示意图 2) 煤(岩)层赋存特征 18煤层结构及顶底板情况如表2所示. 表2 煤层结构及顶底板情况 顶底板名称 岩石名称 厚度(m) 硬度 岩性特征 老顶 粉砂质泥岩 7.63 6.0 灰、灰黑色中厚层状粉砂质泥岩,产丰富的植物化石及微细粒黄铁矿. 直接顶 泥质粉砂岩 4.01 5.0 灰、灰黑色中层状泥质粉砂岩,底部含燧石团,具水平层理及波状层理. 直接底 粉砂岩 2.95 5.0 深灰色薄~中层状粉砂岩互层,具水平层理,解理发育,底部大量含植物化石. 老底 灰岩 4.6 5.0 浅灰、灰中~厚层状菱铁质灰岩. 18煤层无煤尘爆炸危险性,不具自燃性. 3)地质构造、水文及瓦斯地质 (1) 地质构造 本工作面掘进范围内影响施工的主要地质因素是断层,从揭露煤层情况看,本范围内地质构造比较复杂,如表3所示. (2) 水文地质 工作面顶部有少量的裂隙水,生产过程中局部会以顶板淋水的形式出现,预计最大涌水量10m3/h,正常涌水量5m3/h,对回采有一定的影响. (3) 瓦斯地质 18煤层无煤与瓦斯突出危险性,瓦斯绝对涌出量38.97m3/min. 表3 地质构造参数表 构造名称 走向(°) 倾向(°) 倾角(°) 性质 落差 (m) 对回采的影响程度 f1 55 325 70 正0.4 较小 f2 80 350 50 正1.5 较大 f3 52 0 70 正1.5 较大 f4 125 215 45 正1.6 较大 f5 60 330 80 正1.6 较大 f6 80 350 65 正0.4 较小 f7 70 340 85 正0.4 较小 2、 巷道布置 11801工作面西侧为回风巷,沿煤层顶板,破底板施工,巷道为锚杆支护,净宽*净高=4.2m*2.4m,净断面为10m2.主要用于工作面回风和行人. 11801工作面东侧为运输巷,沿煤层顶板,破底板施工,巷道为锚杆支护,净宽*净高=5.0m*2.4m,净断面为12m2.主要用于工作面运煤和行人. 3、 采煤方法及回采工艺 1)采煤方法 11801工作面采用倾斜长壁采煤法,综合机械化采煤. 2)回采工艺 11801工作面回采工艺为:割煤→移架→推溜.割煤方式为双向割煤,往返一次割两刀,端头斜切进刀,进刀长度不小于25m,截深0.6m. 4、 主要经济技术指标· 工作面主要经济技术指标见表4. 表4工作面主要技术经济指标表 序号 项目单位设计指标 1 工作面长度 m 138 2 采高m1.25 3 煤层生产能力 t/m2 1.875 4 循环进度 m 0.6 5 循环产量 t 147 6 月循环数 个116 7 月进度 m 69.6 8 日产量 t 588 9 月产量 t 17052 10 在册人数 人101 11 出勤人数 人66 12 出勤率 % 95 13 回采工效率 t/工8.9 14 坑木定额 m3/万t 2 15 液压支柱丢失率 ‰ 0 16 金属顶梁丢失 ‰ 0 17 铁鞋丢失率 ‰ 0 18 单位成本 元/吨150 二、巷旁墙体设计 1、沿空留巷墙体结构设计 小河口煤矿埋藏比较浅,工作面采场及顺槽巷道的压力都比较小,经调查研究分析、比较,选择采用混凝土砌块墙作为沿空留巷巷旁支护. 1)墙体位置及参数 (1) 墙体位置 墙体位于巷道采空区侧,巷道宽度回风顺槽4.2m,运输顺槽5.0m,墙宽1.3m,沿空留巷保留原巷道宽度.墙高砌筑到顶板,平均约1.25m.如图2所示. a. 回风顺槽 b.运输顺槽 图2 墙体位置示意图 (2) 巷旁支护墙体强度 巷旁支护墙体的整体抗压强度取20Mpa;随着工作面的推进,当发现墙体支护强度不够时,应及时调整巷旁支护设计参数. (3) 墙体材料:采用C30普通混凝土预制砌块. (4) 支护方式:砌块地面预制,井下人工砌筑形成巷旁支护墙. 2)墙体结构形式 采用加长、加厚混凝土块,错缝纵码砌筑矩形直墙,墙体宽度1.3m,高度1.25m.墙体结构如图3所示. 图3墙体结构示意图 2、墙体稳定措施 1)沿空留巷墙体厚度为1300mm,由混凝土块砌筑而成,砌缝需用水泥砂浆灌满并沟缝,并且砌块间的缝隙要错开,保证墙体呈连续的整体. 2)为保证墙体的稳定性,在沿空留巷巷道侧距离0.5米墙体支设一路单体支柱绞接顶梁棚. 3)如果留巷压力大,墙体有压裂漏风现象,并且伴有严重侧压,对墙体采取加强稳定支架支护措施,待顶板压力稳定后,在墙体外侧喷射100mm的混凝土封闭墙体,防止漏风. 4)墙体上方用粉煤灰袋接顶. 三、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的控制. 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.控制的关键是墙体上方的顶板控制.因此,为了控制和强化墙体上方的顶板,采用锚网索对墙体上方的顶板进行加固强化,并使得和巷道内的顶板成为一个整体.由于小河口煤矿煤层厚度低,留巷高度只有1.25m,留巷时锚杆支护施工困难. 结合小河口煤矿的具体情况,提出预控留巷顶板的方案.其优点是墙体上方顶板在掘巷时支护,留巷时不需再进行支护,工艺十分简单,对采煤干扰降到最低. 1、 掘进期间顶板控制 掘进时预控留巷顶板,在采空侧巷帮肩窝处每隔2m加打一根锚索,锚索角度75°,锚杆长度6m,直径17.8mm.支护剖面图如图4所示. a.回风顺槽 b.运输顺槽 图4 加强支护示意图 2、 回采影响期间顶板控制 1)加强临时支护 根据11801工作面顶板性质及矿压显现特征,工作面出口端头支架后砌墙施工处前后采用 "一字梁"配单柱支护方式进行加强支护,具体如下: (1) 工作面从端头架向前20m、向后10m加强支护,支护方式为一字梁配合单体液压支柱支护,一字梁沿巷道走向布置,一字梁型号为DJB1200型.在此范围内使用4路DJB1200一字梁进行支护,第一路距巷旁墙体500mm支设,中间靠墙体的一路(第二路)距内侧一字梁800mm支设,距中间另一路(第三路)1100mm,最外侧即第四路距第三路1100mm,距回风顺槽外帮700mm.运输顺槽第一路距巷旁墙体600mm支设,其余间距均为1100mm,每梁一柱,每棵单体均穿铁鞋,单体液压支柱全部使用细油丝绳联锁生根. (2) 从砌墙施工处向后,在原四路一字梁支护下,再增加一路加强支护,靠第一路200mm支设,向后支护10m. (3) 当沿空留巷部分区域顶板破碎或顶底板压力显现较大时,及时采取加强支护措施,在顶板破碎处采用Л型钢配合单体液压支柱支护,Л型钢沿巷道倾向布置,棚距0.8m,一梁3柱或4柱支设,每处支设的Л型钢棚不少于3棚. (4) 由于留巷宽度达到4.2m、5.0米,并且受到两次采动影响,为了保证使用安全,可以在巷道中部用单柱加打一排支撑柱, (5)一次砌墙长度3米,墙体砌好后,在靠墙体的一路一字梁棚下打牢一梁两柱后,将其他三路一字梁棚撤除,一字梁棚要拖后墙体2米撤除,随砌随撤除. 2)端头支架架后支护 为保证端头支架后砌墙施工工作空间的安全,在砌墙施工地点前、端头架后的空间,使用3路π型钢抬棚支护,即π型钢配合单体液压支柱进行支护,一梁两柱,棚距1.0m,在端头架拉移后,立即在端头架后进行支护. 3、 留巷期间顶板补强支护控制 1)顶板补强 由于巷道掘进时已在留巷顶板中部打了两排锚索,因此,留巷中不再加打锚索,如遇断层或顶板破碎时可根据情况再加打锚索.锚索规格为17.86000(mm),加强密度需根据具体情况确定. 2)帮补强 由于留巷后巷道压力增加,为了增加煤帮的稳定性并防止片帮,在实体煤侧的巷帮加挂塑料或金属网并加打至少一排锚杆.实体侧锚杆在巷道掘进时已全部加打完毕.因此,留巷时不再补打锚杆,但如遇断层或破碎地段,支护效果变差则需根据情况加强支护. 三、 通风系统设计 11801工作面两巷顺槽均沿空留巷,留巷后不再进人,并按《煤矿安全规程》的要求设置栅栏,瓦斯抽放管砌墙时预留并及时接入抽放系统.为了更好地防止隅角瓦斯积聚,在工作面出口砌墙作业点附近设置风帘增加砌墙作业地点的风量.瓦斯抽放管砌墙时预留并及时接入抽放系统进行抽放.11801工作面通风系统如图5所示. 图5 工作面及沿空留巷通风系统示意图 四、 瓦斯抽放及排水 11801属于高瓦斯工作面,采空区中留存有大量瓦斯,为了保证安全,留存瓦斯应尽可能抽放.为此,在巷旁支护墙体上方应预留瓦斯抽放孔,以便工作面采过后及时对采空区瓦斯进行抽放. 瓦斯抽放孔留设的方法是在砌墙时预埋直径108mm瓦斯抽放管,抽放管间距为15m. 由于11801工作面为倾斜长壁仰采,留巷及采空区中可能有积水,在低洼处没安设潜水泵排水,墙体底部每隔一定距离应留放水孔. 五、经济效益分析 1、材料成本 1)沿空留巷材料成本 混凝土原材料单价及成本计算结果如表5所示. 表5 混凝土原材料单价及成本 指标 水泥 砂 碎石 外加剂 单价(元/吨) 300 30 30 2000 数量(吨/m3) 0.32 0.67 1.038 0.01 单位成本(元/m3) 96 20.1 31.2 20 每立方米墙单位成本为96+20.1+31.2+20=167.3元,每米墙需要混凝土数量(1.3*1.25)=1.625 m3,混凝土材料成本167.3*1.625=271.9元/m. 锚索原材料单价及成本计算结果如表6所示. 表6锚索原材料单价及成本 指标 锚索 锚索 索具 托盘 锚固剂 单价(元/根) 140 22 28 6.8 数量(根/m) 1 1 1 2 单位成本(元/m) 140 22 28 13.6 成本(元/m) 203.6 每米墙锚索原材料成本203.6元/m. 根据以上计算,沿空留巷材料成本总计为每米巷道:271.9+203.6=476元. 2)新掘煤巷材料成本 新掘煤巷的锚杆锚索支护材料平均成本约为400元. 沿空留巷比新掘煤巷材料成本高76元/m. 2、 人工效益及工资成本分析 掘进工及留巷工每人每月工资均按5000元计算,月出勤按21.6天算,日工资为5000/21.6=231.48元. 1)沿空留巷工资成本 沿空留巷每班需要留巷工平均5人,每天推进4米.工资成本为(231.485)/4=289.35元/m. 2)新掘煤巷工资成本 采用放炮掘进,根据作业规程,每班掘进出勤平均14人,每班平均进尺2.5米,每天掘进7.5米.工资成本为(231.4814)/7.5=432元/m. 则沿空留巷比新掘巷道工资成本可节约143元/m. 3、 运输费成本分析 11801工作面留巷顺槽每掘进1米产生的运输量为20吨,砌1米墙的运输量为4.1吨,每米多运输15.9吨,按0.01元/米·吨计算,则沿空留巷比新掘进巷道运输费可节约15.90.011000=79.5元/m. 4、 火工品及坑木消耗成本分析 根据《掘进作业规程》提供的参数,炸药消耗量为8.25Kg/m,雷管为消耗量为23.1个/m,坑木消耗为0.05m3/m. 表7火工品及坑木消耗成本 名称 消耗量 单价 成本(元) 炸药 10 kg/m 12000元/吨120 雷管 25 个/m 2.5元/发62.5 坑木 0.05 m3/m 1500元/m3 75 合计 257.5 沿空留巷比新掘进巷道火工品及坑木消耗成本可节约257.5元/m. 通过以上几个方面的经济效益分析可知,采用沿空留巷比新掘巷道每米可以节约费用:76+143+79.5+257.5=556元/m. 5、增产效益 采用沿空留巷后,由于取消了煤柱,每个工作面可以多回收一条4米宽的煤柱,每吨煤按400元计算,则每米巷道可多采出煤炭的效益为1.2541.35400=2700元. 总计沿空留巷每米巷道可获得经济效益近556+2700=3256元=0.3256 万元. 因此11801工作面193米顺槽沿空留巷产生的经济效益为0.3256193=62.84万元. 六、结束语 1)采用沿空留巷技术、取消了区段煤柱,提高了回采率,充分挖掘利用煤炭资源,实现了可持续发展. 2)采用沿空留巷技术、少掘了一条巷道,缩短了回采工作面的准备时间,缓解了采掘接续紧张的矛盾. 3)采用沿空留巷技术、推动无煤柱开采的发展,探索了无煤柱开采的新思路,有利于防火和煤矿安全生产.