综放沿空留巷技术及其在潞安矿区的应用

【摘要】：随着采深加大、工作面单产的提高及地质条件的变化,潞安矿区综放工作面瓦斯 超限频繁,严重制约了综放集约化生产水平进一步提高。根据对瓦斯治理途径的调研, 创造性地提出在综放工作面采用大、小断面沿空留巷技术改变风流方向,从根本上治 理瓦斯超限,从而实现特殊煤层条件下集约高效生产的技术思路。本文结合潞安矿区 煤层开采条件,采用理论分析、实验室相似模拟、三维动态数值模拟和现场试验等综 合研究手段和方法,对综放沿空留巷岩层控制理论、围岩稳定性、巷道支护技术及其 矿压显现规律进行开拓性的系统研究,为沿空留巷在综放工作面的应用奠定基础。 首次采用三维动态数值模拟的方法并结合相似材料模拟试验,分析了不同条件下 沿空留巷围岩的稳定性及破坏特点,提出了综放沿空留巷巷内加强支护及巷旁支护的 原则。根据对综放工作面锚网、锚索支护巷道垮落特征和老顶破断基本规律的分析, 首次提出了综放沿空留巷围岩大、小结构的概念。通过对大结构关键块稳定性分析, 论证了综放沿空留巷的可行性。通过对大、小断面沿空留巷矿压显现规律的现场实测 研究,综放沿空留巷顶板活动与顶煤的破坏及放出密切相关,根据潞安常村煤矿、王 庄煤矿沿空留巷矿压观测结果,巷道顶板下沉主要集中于工作面前方2m至工作面后 方20m范围内,工作面后方20-40m后趋于稳定。常村煤矿综放大断面沿空留巷及 王庄煤矿综放小断面沿空留巷工程实践证明应用综放沿空留巷技术实施“Y”型、“J” 型通风可从根本上解决高瓦斯综放工作面瓦斯超限问题。 通过理论分析、实验研究和现场试验,本文率先在国内初步建立了由大断面、小 断面沿空留巷组成的综放沿空留巷技术体系。按照作者提出的效益支护原则,创造性 地利用锚网支护巷道垮落后形成的免(减)压区实施小断面沿空留巷,通过高强度预 应力锚索、全锚高强度锚杆锚网支护及高水材料充填支护提高顶煤、顶板及煤帮自身 支承能力,首次成功地实现了综放工作面大断面沿空留巷。综放沿空留巷技术研究成 果的成功应用为综放工作面实现集约化高效生产开拓了新路。