工程案例:高水材料巷旁充填沿空留巷技术的实际应用
山西长治某煤矿主要开采9#和15#煤层。其中,9#煤层为条带状结构,煤层上方依次为4.6m厚的灰岩,11.4m厚的泥岩和0.2m厚的砂质泥岩。煤层底板为3m厚的k4深灰色石灰岩。受煤层厚度影响,9#煤层回风顺槽为半煤岩巷道,巷道掘进工程量大,掘进速度慢,严重影响了矿井正常的采掘接续。
在充分调研的基础上,计划在9107工作面回风顺槽(半煤岩巷道)开展沿空留巷技术,采用理论计算的方法得到9107工作面回风顺槽所需的巷旁支护阻力(8.8MN/m)。通过建立数值计算模型,系统研究了不同充填体宽度、强度和顶板支护条件下的巷道围岩稳定性。决定采用水灰质量比为1.5的高水材料作为充填材料,充填体宽度为1.4m,高度为1.6m 时,可以保证充填体结构的稳定性。在此基础上,结合煤矿实际生产地质条件,提出“对拉锚杆+竖向梯子梁组合+支护体顶板支护”的高水材料巷旁充填体结构设计,有效地控制了巷旁充填体的横向变形,提高了巷旁支护体的纵向承载能力。
高水材料巷旁充填沿空留巷技术,通过利用高水材料的独特工程特性,成功地将传统的“掘巷-留煤柱-废弃”模式转变为“掘巷-用巷-充填-复用”的循环模式。其应用效果直接表现为支撑及时、让压可控、密闭性好、施工安全,是煤炭行业实现安全、高效、绿色、智能高质量发展的重要技术路径。