• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
沿空留巷研究存在的科学问题是什么?有哪些改进建议?

提问者认为标题已经详细的描述了问题的所有要点,
所以没有再添加更多内容。

请先 登录 后评论
匿名 提出于2023-03-29
1 关注
0 收藏
2571 浏览

1 个回答

煤科总院出版传媒集团新媒体-

  沿空留巷研究存在的科学问题

  不同于普通的回采巷道,沿空巷道要经受掘进和2次强采动的影响,矿压显现剧烈,尤其在一些大 采高、大埋深的工作面中,传统的围岩控制理论已不 能够满足要求,围岩与支护体之间的协调关系在理 论模型中很难构建;可靠性的理论分析与研究手段 相对滞后于现场实际生产,尤其是对巷道围岩的控 制,目前只能从一个点或一个断面进行研究,并不能 很好的反映整个体系的支护效果 。而无巷旁充填切 顶卸压沿空留巷多集中于切顶参数和爆破指标的量化研究,切顶后由于顶板部分压力的解除,对于巷帮 和底板的影响又有何变化;切顶过程中产生的动压 冲击对于巷道整体的稳定性有多大影响以及切顶始 末整个巷道系统内能量的演化规律等缺乏探讨 。因此,沿空留巷存在的科学问题仍缺乏系统性研究。

  沿空留巷技术的改进建议

  1 )现阶段,许多矿井已经进入深部开采,深部煤  岩体本身处于“三高”的力学环境当中,其力学特性发生了变化,明显区别于中浅部开采,加之多次强采  动影响,沿空巷道的围岩条件和应力状态极为复杂,巷道围岩变形严重 。第 2 个工作面回采时,采空区  上覆岩层的活动更加剧烈,对巷道的考验也最大,因此,应将沿空留巷视为一项系统性工程,从巷道掘进 期间的巷内支护材料、支护参数的选取到留巷期间 巷旁支护体的合理设计以及二次回采期间对巷道围岩的控制,从理论研究、系统装备及工程技术方面均 需统筹考虑,保证安全高效回采。

  2 )有巷旁充填沿空留巷在控制其生产成本的同时,既要保证有足够的初撑力来支撑和切断顶板,又需要有一定的柔性来适应后期顶板的下沉 。可以从材料的制备、设计结构和充填工艺等方面进行优化升级 。充填材料一定要成本低、来源广,因地制宜, 尽可能地利用井下废弃矸石作为原料;设计结构上  既要满足充填体“由强到柔”的特性,又要考虑到井下施工的便捷,同时还要与采空区隔绝开来,防止有毒有害气体;充填工艺上要做到简单可靠、自动化程度高、方便操作 。无巷旁充填切顶卸压沿空留巷应从其切顶方式、切顶参数指标等方面优化升级,最大化地达到卸压效果,真正实现“卸压为主,支护为辅” 的卸压−支护体系。

  3 )巷内基本支护应具有高强度、大延伸率的特点,应从材料、各构件匹配等方面,全方位提高锚杆(索)的承载性和适应性。巷道掘进到二次回采结束, 采用加长锚固方式的高强预紧力、大延伸率锚杆(索) 支护,高强预紧力锚杆(索)具有较高的刚度和强度,使围岩处于受压状态,最大限度地保持锚固区围岩的完整性,从而提高沿空留巷围岩稳定性和支护结构的可靠性,发挥锚杆(索)的集群锚固效应 。在深部沿空留巷中,采用切顶卸压技术是一个趋势,但也面临重大挑战,尤其在第 2 个工作面回采时,受掘进、 采动、爆破等动压影响,塑性区大,围岩破碎、巷道变形严重,对支护体的支护性能及其与围岩的耦合关  系要求较高 。切顶卸压沿空留巷采用主被动支护结  合,遵循“卸压为主、支护为辅”的协同控制原则 。 从其工艺来看,首先要确定合理的切顶爆破参数,使 得顶板在顺利切落的同时能够最大化地达到卸压效果;其次要利用好岩体的碎胀特性,充分发挥碎胀矸  石的自承载性能 。此外,切顶方式不应局限于炸药  爆破和水力压裂 2 种,可借鉴其它工程问题,采用新  型的岩石预裂技术,如液压胀裂、CO2 气体爆破等, 尽量减少切顶工序对巷道围岩的扰动 。巷内补强支护可控制顶板的下沉,应具有足够的支撑力来配合  锚杆(索),形成共同的主被动承载体系 。挡矸支护在其“护得住”的同时应具有简单易施工、密闭性能好及自动化程度高的作用。

  4 )煤炭资源的科学开采不仅依赖于技术的变革, 更需要系列装备的赋能 。将更先进的技术装备应用到沿空留巷当中,从巷道掘进开始到二次回采结束, 采用先进的装备系统,提高效率的同时确保各设备间协调、连续、安全、可靠。在一些危险地段,用机器取代人工作业,将工人从高危环境中解放出来,实现少人化甚至无人化,用机器代替人工作业,改进生产工艺流程,推进煤炭资源的合理开发和综合利用, 保障煤矿安全高效生产。

  5 )针对不同地质条件,尤其是深部沿空留巷,采用多样的方法和手段研究沿空留巷的围岩控制机制, 从实验室试验、力学模型构建、仿真计算到工程现场验证,全方位、多角度深入分析不同留巷方式下沿空 留巷围岩变形机理,合理设计巷旁支护形式和巷内支护参数 。结合新开采理论与技术,通过系列先进装备的赋能,突破传统采掘分离式装备布局模式,实现工作面采后同步成巷,形成采留一体化设计,使得沿空留巷技术向着高度自动化和智能化迈进,形成一套具有中国特色的沿空留巷技术体系。

来源:《再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议》

发布于 2023-03-29 15:22
0
请先 登录 后评论

主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联