混凝土承载体替代护巷煤柱的研究及应用

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我国的煤炭生产多采用井工开采的方法,据不完全统计,2012年全国煤矿总掘进巷道长约3万km,其中70%~80%为回采巷道。在这些回采巷道中,相当大比例的顺槽还是使用留设保护煤柱的方法来进行维护,此方法对应的煤炭资源损失量较大,在全矿煤炭资源损失总量中的比例能达到40%。目前,采煤作业越来越向深部煤层转移,对于开采深度较大的煤层,煤层及上、下覆岩层中原始应力极大,这为留设煤柱增加了困难。如此一来,不仅煤炭采出率降低、巷道维护困难,而且较宽的区段煤柱在工作面回采后形成应力集中,使布置在煤柱下方的底板岩巷和下层煤回采巷道维护变得困难,有时甚至会引起剧烈矿压显现。因此,研究区段不留煤柱,采用混凝土承载体替代护巷煤柱,实现采区无煤柱护巷开采,具有重要的战略意义。  为减少薄及中厚煤层开采过程中区段煤柱的损失,本文提出混凝土承载体替代护巷煤柱的开采技术,即在掘进上区段工作面运输顺槽过程中,直接大断面掘进运输顺槽,在大断面巷道掘进完成后,在靠近下区段工作面一侧,砌筑一条混凝土承载体;在上区段工作面回采结束且采空区上覆岩层活动趋于稳定以后,再直接在已经砌筑完成的混凝土承载体下侧掘进下区段回风顺槽,用砌筑的承载体将本应留设的区段保护煤柱置换出来,实现薄及中厚煤层的无煤柱开采。  此技术关键在于确定适宜的混凝土承载体宽度、解决好承载体接顶问题,以及制定出承载体上下两侧两条顺槽的合理锚杆支护方案。在现有某矿地质资料的基础上,采用FLAC3D软件对不同宽度的承载体和配套锚杆支护方案进行模拟,通过比较以确定适宜宽度的承载体及配套锚杆支护方案。  巷道表面位移和深部位移以及锚杆(索)的工作阻力的实测结果分析表明,混凝土承载体配合锚杆支护的方案是合理可行的,能够有效的保持围岩的稳定性,满足煤炭回采需求。
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