大巷煤柱工作面设计方案优化

 第42卷第1期煤 炭 科 技
Vol 42 No 1  2021年
2月
COALSCIENCE&TECHNOLOGYMAGAZINE
Feb. 2021 
收稿日期:2020-09-16;   DOI:10.19896/j.cnki.mtkj.2021.01.013作者简介:朱爱华(1985—),男,江苏沛县人,采煤工程师,2011年毕业于中国矿业大学采矿工程专业,现从事矿井设计工作。引用格式:朱爱华.大巷煤柱工作面设计方案优化[J].煤炭科技,2021,42(1):51 53,57.
ZHUAi hua.Optimizationofdesignschemeforcoalpillarworkingfaceinmainroadway
[J].CoalScience&TechnologyMagazine,2021,42(1):51 53,57.
文章编号:1008-3731(2021)01-0051-03
大巷煤柱工作面设计方案优化
朱爱华
(山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司,山西晋城 048006)
摘 要:结合极限平衡理论,计算选取沿空掘巷窄煤柱最小宽度,尽可能增加工作面宽度,提高资源采出率;同时利用八盘区既有大巷形成大巷煤柱工作面各生产系统。选择合理的空巷支护方案,保证采煤工作面顺利回采,确保安全生产。关键词:采出率;大巷煤柱;沿空掘巷;窄煤柱中图分类号:TD353   文献标志码:A
Optimizationofdesignschemeforcoalpillarworkingfaceinmainroadway
ZHUAi hua
(SurveyandDesignInstituteCo.,Ltd.,ShanxiJinchengCoalIndustryGroup,Jincheng 048006,China)
后挂式耳机
供氧器
Abstract:Combinedwiththelimitequilibriumtheory,theminimumwidthofnarrowcoalpillaringob sideentrywascalculatedandse lectedtoincreasetheworkingfacewidthasmuchaspossibleandtoimprovetheresourcerecoveryrate;atthesametime,theexistingmainroadwayineightpanelareawasusedtoformtheproductionsystemofmainroadwaycoalpillarworkingface.Thereasonablesup portschemeofgoafwasselectedtoensurethesmoothminingofcoalfaceandthesafetyproduction.Keywords:recoveryrate;mainroadwaycoalpillar;gob sideentrydriving;narrowcoalpillarCLCnumber:TD353   Documentidentification:A
  1 工程概况
赵庄煤业井田面积为19.7441km2
,批准开采3
有起子
号—15号煤层,证载能力1.20Mt/a,现对3号和9号煤层进行配采。3号煤层共划分为8个盘区,均已回采结束。为提高煤炭资源采出率,减少资源损失浪费,延长矿井服务年限,提高矿井经济效益,提出由里向外回收3号煤层盘区大巷煤柱,首先回收的大巷煤柱即为井田北部的八盘区大巷煤柱。
八盘区大巷共布置有“2进1回”3条盘区大巷,自西向东依次为八盘区胶带大巷、八盘区辅运大巷和八盘区回风大巷。八盘区胶带大巷和辅运大巷之间煤柱宽52m,八盘区辅运大巷和回风大巷之间
煤柱宽2
7m。八盘区大巷与东翼采空区之间留设有宽20m的保护煤柱,与西翼采空区之间留设有宽40m的保护煤柱。3条盘区大巷之间纵横分布有70余条空巷。八盘区大巷平面如图1所示。
八盘区大巷长度为2142m,大巷煤柱平均宽度为144m(盘区东西两翼采空区之间距离),平均煤厚为4.2m,大巷煤柱煤炭资源总量约为150万t。八盘区大巷煤柱工作面采用综采放顶煤采煤方法,全部垮落法控制顶板,采煤工作面装备均采用现有装备。
2 大巷煤柱工作面布置方案
2.1 确定回采范围
八盘区北部3818采煤工作面对应盘区大巷处
2021年第1期
煤 炭 科 技第42卷
图1 八盘区大巷平面
Fig 1 Levelofmainr
oadwayinNo.8district
有一个已封闭的朱赵山回风立井,为保证回采作业安全,选择朱赵山回风立井保护煤柱南侧的11号
联络巷扩帮后作为大巷煤柱工作面的开切眼。为提高煤炭资源采出率,八盘区大巷南端与六盘区大巷搭接处煤柱可单独布置一个采煤工作面进行回收,因此八盘区大巷煤柱采煤工作面终采线选择在八盘区大巷胶带机配电点回风联络巷处。2.2 工作面布置方式
(1)沿空掘巷窄煤柱宽度理论计算。八盘区大巷和西翼采空区之间煤柱宽度为40m,和东翼采空区之间煤柱宽度为20m,为提高煤炭资源采出率,可留设窄煤柱沿空掘进巷道。根据围岩极限平衡理
论[1]
,计算出沿空掘巷留设窄煤柱的最小宽度。极
限平衡理论窄煤柱计算模型如图2
所示。
图2 窄煤柱计算模型
Fig 2 Calculationmodelofnarrowcoalpillar
X=X0+X1+X2
(1)
式中,X为窄煤柱宽度;X1为考虑煤层厚度较大而增加的煤柱稳定系数,按(X0+X2)的30%计算;X2为锚杆长度;X0为采空区应力作用下形成的塑性区宽度,可由式(2)计算得到。
X0=mA2tanφ0lnKγ
H+C0tanφ0C0tanφ0+Px          A(2)
式中,m为煤层平均采厚;A为侧压系数,A=μ/(1 μ
)(其中,泊松比μ为0 31,A为0 45);K为应力集中系数;γ为岩层平均容重;H为煤层埋深;Px为对煤帮的支护阻力。
由式(2)和上述参数计算得出在采空区应力作用下形成的塑性区宽度X0=1 95m,进一步计算
出煤柱稳定系数X1=(X0+X2
自熟粉丝机)×30%=1 2m。则窄煤柱宽度X=5 15m。因此,沿空掘巷窄煤柱最小宽度为5 15m,设计取6m。
2)工作面布置方式。沿西翼采空区边界应力降低区[2]留设宽6m的窄煤柱新掘一条巷道,大巷
煤柱工作面宽度增加30m。沿东翼采空区边界应力降低区新掘巷道,大巷煤柱工作面实际增加宽度仅有10m。
沿西翼采空区边界新掘巷道工作面增加宽度带来收益3245万元,掘进巷道成本1036万元,综合经济效益为22
09万元;沿东翼采空区边界新掘巷道工作面增加宽度带来收益1082万元,掘进巷道
成本10
36万元,综合经济效益为46万元。沿西翼采空区边界新掘一条巷道,经济效益可增加2209万
元;沿东翼采空区边界新掘一条巷道,经济效益仅增加46万元,且沿空掘巷支护难度大,多次揭露老空巷危险性高。
综上,回风八盘区大巷煤柱沿西翼采空区边界留设宽6m的窄煤柱新掘回风巷,利用八盘区回风大巷作为胶带进风巷,利用八盘区辅运大巷作为辅运进风巷,同时八盘区胶带大巷作为辅助配风巷。八盘区大巷煤柱工作面布置方案如图3所示。2.3 可采煤量
八盘区大巷煤柱工作面总推进长度为1480m,其中北部3811采空区处工作面长度为97m,推进长度为270m,其余部分工作面长度为108m,推进
2021年第1期朱爱华,等:大巷煤柱工作面设计方案优化第42卷
图3 八盘区大巷煤柱工作面布置方案平面
Fig 3 LayoutplanofcoalpillarworkingfaceinmainroadwayofNo.8district
长度为1210m。工作面回采范围内包括八盘区胶
带大巷和辅运大巷,共有53条空巷,总长度为6106
m,空巷平均掘进断面约为8 0m2。因此,八盘区大
巷煤柱工作面可采储量为82万t。
3 空巷支护(处理)方案
八盘区大巷煤柱回采范围内共有53条空巷,根
据空巷层位可分为3类:①底板空巷(25条);②顶
板空巷(1条);③倾斜穿层空巷(27条)。其中,底板空巷和倾斜穿层空巷可能引起液压支架倾倒、架前冒顶和风流紊乱等事故[3 6],顶板空巷影响相对较小。
(1)顶板空巷支护方案。顶板空巷即八盘区辅运大巷,与采煤工作面垂直,采用锚杆(索)支护方
式即可。
(2)底板空巷支护方案。底板空巷采用锚杆(索)+抬棚联合支护方式,同时对破碎煤壁进行注浆修复。
抬棚采用木支柱+木板梁配合的支护方式。木板梁长度和空巷宽度相同,采用厚200mm的半圆松木。与工作面斜交的空巷采用“一梁三柱”支护方式,木板梁与工作面平行,排距1 0m,柱距1 5m;与工作面平行的空巷采用“一梁四柱”支护方式,梁与工作面垂直,排距1 0m,柱距0
8m。不能架设抬棚时支设戴帽点柱,柱帽规格为400mm×200mm×200mm。顶板压力增大时抬棚间距缩小至0 8m,点柱间距缩小至0 6m。
对空巷局部破碎煤壁采用注浆修复,注浆材料选用马丽散树脂和催化剂,体积比为1∶1。注浆压力为5MPa,注浆钻孔长度为3m,最终浆液流动扩散范围为5m。空巷煤帮每排布置2个注浆孔,
孔间距为5 0m,上位孔距顶板1m,倾角10°。
(3)倾斜空巷处理方案。倾斜穿层空巷采用充填方式进行处理,充填材料选用煤+水泥浆。首先对倾斜空巷下部端头进行密闭,从空巷上部端头向空巷内充填原煤,然后对上部端头进行密闭,最后从上部端头向空巷内注浆灌入42 5MPa水泥浆液,保证充填后的倾斜空巷与周围煤岩体胶结完整,形成整体。倾斜空巷充填如图4所示。
图4 倾斜空巷充填示意
Fig 4 Fillingdiagramofinclinedgoaf
4 结论
(1)沿西翼采空区边界新掘回风巷,大巷煤柱工作面宽度增加30m,提高了煤炭资源采出率,减少了资源浪费,经济效益显著。
(2)利用八盘区3条大巷担负大巷煤柱工作面煤炭主运输、辅助运输和进风任务,减少了掘进工程量。
(3)顶板空巷采用锚杆/索支护方式,底板空巷采用锚杆/索+抬棚相结合的联合支护方式,同时
对破碎煤壁采用注浆固结修复,倾斜穿层空巷采用煤和水泥浆混合充填的方式,可确保采煤工作面顺利穿过空巷,保证安全生产。(下转第57页)
2021年第1期贾 鑫:基于ARM的高压开关柜实时检测系统的研究第42卷
ZHANGSi yu,MeiJun.Onlinemonitoringofhighvoltageswitch gearandprocessingofcircuitbreakertravelsignal[J].Electrical&
Electronics,2013(12):41 44.
[6] 张国栋,胡晋星,宋婧楷.高压开关柜断路器机械特性在线检测装置研究[J].山西电力,2012(S1):1 6.
ZHANGGuo dong,HUJin xing,SONGJing kai.Onlinemonitoringdeviceformechanicalcharacteristicsofhighvoltageswitchgearcir cuitbreaker[J].ShanxiElectricPower,2012(S1):1 6.
[7] 陈振生.智能高压开关设备的在线检测技术[J].电力设备,2008(3):10 13
CHENZhen sheng.Onlinemonitoringtechnologyofintelligenthighvoltageswitchgear[J].PowerEquipment,2008(3):10 13.[8] 廖远强,邓亮,甘滔.智能仪器在高压开关柜在线检测系统中运用探究[J].电力系统装备,2020(2):110 111.
LIAOYuan qiang,DENGLiang,GANTao.Applicationofintelli gentinstrumentinhighvoltageswitchgearonlinemonitoringsystem
[J].ElectricPowerSystemEquipment,2020(2):110 111.[9] 邹学伟,欧阳力,孙振华.应用RFID技术开启高压开关柜智能检测模式[J].电工技术,2018,48(19):145 146,150.
ZOUXue wei,OUYANGLi,SUNZhen hua.UsingRFIDtechnolo gytoopentheintelligentdetectionmodeofhighvoltageswitchgear[J].ElectricalTechnology,2018,48(19):145 146,150.雨污分流器
[10]梁书铭.RFID带电检测智能信息标签创新应用[J].机电信息,2019(30):38 39.
LIANGShu ming.InnovativeapplicationofRFIDlivedetectionin telligentinformationtag[J].MechanicalandElectricalInforma tion,2019(30):
櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂
38 39.
(上接第53页)
参考文献(References):
[1] 李江浩.沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究[J].山东煤炭科技,2020(5):81 83,86.
LIJiang hao.Researchonreasonablewidthofnarrow
coalpillaringob sideentrydriving[J].ShandongCoalScienceandTechnolo gy,2020(5):81 83,86.
[2] 张明鹏.窄小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究[J].煤炭技术,2020,39(5):12 14.
ZHANGMing peng.Researchonnarrowcoalpillaralonggoafroadwaysurroundingrockcontroltechnology[J].CoalTechnology,2020,39(5):12 14.
[3] 杨勇.采区大巷煤柱回收中空巷处理方案探究[J].煤,2018,27(9):73 74.
YANGYong.Studyonthetreatmentschemeofhollowroadwayforcoalpillarrecoveryinminingarea[J].Coal,2018,27(9):73 74.[4] 赵光荣.沿空跟掘回采巷道合理煤柱留设及围岩稳定性控制[J].能源与环保,2019,41(10):147 152,158.
ZHAOGuang rong.Reasonablecoalpillarreservatio
nandstabilitycontrolofsurroundingrockingobfollowingminingroadway[J].ChinaEnergyandEnvironmentalProtection,2019,41(10):147 152,158.
[5] 刘慧志.基于CAN总线的煤矿安全实时监控系统设计[J].煤炭科技,2020,41(2):69 71.
LIUHui zhi.Designofcoalminesafetyreal timemonitoringsys tembasedonCANBus[J].CoalScience&TechnologyMagazine,2020,41(2):69 71.
断头锁[6] 常云博,郑立永,王国龙.深部大采高工作面煤柱留设优化数值模拟研究[J].能源与环保,2020,42(2):128 133.
CHANGYun bo,ZHENGLi yong,WANGGuo long.Studyonnu mericalsimulationofpillarlayoutoptimizationindeepworkingfacewithlargeminingheight[J].ChinaEnergyandEnvironmentalPro tection,2020,42(2):128 133.

本文发布于:2024-09-20 21:21:24,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/1/204755.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:煤柱   大巷   工作面   空巷   八盘
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议