沿空留巷方案3...

沿空留巷巷旁充填技术方案

（初稿）

2013年1月

1、回风顺槽地质与生产技术条件：

地质概况：

工作面基本为一伴有断层的单斜构造，煤岩层走向北东，倾向北西，倾角5～10°，一般为7°左右。

现将断层分述如下：

Fc1断层：位于风巷中部，为斜交工作面正断层，走向北东50°，倾向北西，倾角60°，预测落差3.0m，由措施巷揭露延伸而来，断层将煤层全部错开，靠近断层煤岩层破碎，对工作面掘进、支护有较大影响。

Fc2断层：靠近措施巷，基本为一正交工作面正断层，走向南87°东，倾向北东东，倾角70°，预测落差2.0m，由措施巷揭露延伸而来，断层将煤层错开，靠近断层煤岩层破碎，对工作面掘进、支护有一定影响。

F18断层：尖灭点位于工作面切眼以外22m，走向北东36°，倾向北西，倾角65°，落差最大24m,由三维地震勘探控制，可靠程度较差，如向工作面延伸将对切眼掘进、支护产生一定影响。

本面属近水平煤层，多处会有波状起伏，会对工作面运输产生一定影响。

本井田地层正常，无岩浆侵入影响。

副井及中央风井井底附近测得地应力为26Mpa，地应力主方向近水平，方位N110°，顺主地应力方向应采取有效措施，做好巷道的支护工作。

煤层：

设计工作面开采2号煤层，措施巷揭露（已过风巷进入工作面10m）煤层厚度1.97m，邻近603钻孔纯煤厚度1.60m,中部夹一层厚0.20m含炭质泥岩夹矸。

根据5-203钻孔资料，工作面往南靠近一采区下山煤厚有变薄趋势，预测本面煤层最薄1.55m，最厚可达2米，一般厚度为1.7～1.8米。

直接顶板：黑色砂质泥岩，薄至中厚层状，裂隙不发育，岩层较完整，北厚南薄，最厚2.53m，最薄可尖灭至零，一般厚1.25m。

老顶：灰色中细粒砂岩，中厚层状，成分以杂基为主，硅质胶结，岩层坚硬，完整，南厚北薄，最厚10m，最薄4.2m,一般厚度7.2m。

伪顶：黑色含炭质泥岩，局部相变为炭质泥岩，厚0-0.2m，一般厚0.1m。

直接底：灰黑色砂质泥岩，薄至中厚层状，裂隙较发育，厚度1.4-2.2m,一般厚1.9m。

老底：灰黑色粉砂岩，中厚层状，裂隙不发育，岩层较完整。

伪底：灰黑色含炭质泥岩，局部相变为炭质泥岩，具植物根部化石，松软，厚0-0.35m，一般厚度0.2m。

2、充填工艺选择与充填体基本参数确定：

2.1、巷旁充填工艺：

根据材料输送形式的不同，机械化构筑巷旁充填带工艺分为两类，即风力输送与水力泵送。风力输送距离短，一般只有100～200m，该法劳动强度大，工作环境较差，且因水料混合是在充填点进行，水量控制较困难，往往造成固结体强度高低不一，影响整体浇筑效果。水力泵送与风力输送相比有许多优点，见表2-1。水力泵送设备生产厂家早期有镇江江城注浆设备有限公司、石家庄煤矿机械厂、宜兴煤矿专用设备厂以及镇江煤矿专用设备厂等。目前以江苏镇江宝城注浆设备有限公司生产的该类设备应用较广，用于双液充填的泵性能指标见表2-2。

表2-2 双液充填泵性能指标

回风顺槽充填选用2ZBYSB-200-50/5-15-37进行长距离水力泵送充填工艺。

2.2、巷旁充填材料：

巷旁充填材料性能高低在沿空留巷巷旁充填中具有非常重要的作用，它往往决定着沿空留巷的成败。根据沿空留巷矿压显现规律，用于巷旁充填的材料应具有支护强度高、速凝且早强，并应有足够的可缩量，较高的残余强度以及密闭性能好等性能。

巷旁充填体的强度高低直接影响沿空留巷围岩的稳定性。构筑的充填体应能及时提供足够的支护强度，以控制上位岩层相互间不致于有大的离层，并使直接顶与部分老顶在回转的过程中得到断裂，有效地减少顶板下沉量与作用在巷内支架上的载荷，为留巷成功提供保证。

由中国矿业大学研制的ZKD型高水速凝充填材料是理想的巷旁充填材料。该材料由甲料、乙料两种组分构成。甲、乙料以重量比1:1配合使用，两种料的水灰比均按1.5:1配比。其中甲料是以硫铝酸盐水泥熟料为基材，与悬浮剂及少量超缓凝剂混磨而成，乙料是由石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂等混磨而成。ZKD型高水速凝充填材料性能可根据具体条件进行配制与调整。选用袋装净浆材料进行充填，以使充填体接顶密实。表2-3为ZKD 型高水速凝充填材料下实验室测得的性能指标平均值。

表2-3 高水速凝材料基本性能

2.3、巷旁充填体几何形状与尺寸的确定：

结合取得成功试验矿井的经验，考虑到由于工作面顶板倾角较小，布臵充填体时应根据巷道自然倾角而成形。在留巷后保持巷道宽度为4.5米。取巷道顶板倾角的平均角度为10°，充填体的宽度上宽为2米，下宽为1.658米，采空区侧高约2.0米；巷道侧高约2.404米。

3、巷旁充填系统：

3.1、充填设备布臵：

3.1.1、充填泵站：

充填硐室是配浆及泵送的场所，安装有搅拌机及充填泵等设备，其位臵的选择十分重要。充填硐室的选择应遵循下列原则：便于施工；离充填地点

较近；不影响工作面正常生产；运料方便；有充足的水源；硐室内具有良好的通风条件。

依据充填硐室的选择原则，结合现场实际条件，将充填硐室布臵在 内，距离工作充填点最远约700米，如图3-1所示。

9 轨道 2 乙料储料平台 3 搅拌桶 5 充填泵

1 防爆开关6 排水沟 4 乙料搅拌区7 甲料搅拌区8 甲料储料平台

图3-1 充填泵站布臵

（1）充填泵站需占用宽约3.4m ，长约25m 的一段巷道或硐室，以便同时安臵充填设备、储备一定量的充填材料。

（2）泵站堆料平台应能放臵两天使用的充填材料。为使材料能保持干燥，平台应铺垫木板。若顶板淋水，要挂防水塑料布。甲、乙两种材料不能混放，应分别堆放。运料矿车应能进入堆料平台旁，以减轻工人装卸运料强度。

（3）充填泵站用2英寸钢管供水，要求供水能力达到14m 3/h ，以及时给搅拌桶加水，保证充填工作连续进行。

（4）泵站供电要满足，电压660/380V 。

（5）泵站要有专人负责看守，以避免设备零件损坏丢失。

（6）泵站与充填点间要设立电话信号联系。

3.1.2、管路与信号联络系统：

（1）充填管路。浆液输送管路为直径2英寸的高压快速接头钢管。混合管为2英寸的高压胶管，长10m 。料管路有两趟，均从泵站到充填点，一趟输送甲料，另一趟输送乙料。为使充填方便可靠，充填泵与钢管之间用高压胶管过渡连接，充填钢管与混合器间也要用高压胶管过渡连接，混浆管也用高压胶管。胶管与钢管间用快速接头相配合。

（2）清水供应管路。为使充填连续作业，应尽量缩短往搅拌桶中加水时