[00736406]大倾角中厚煤层柔性高强砌块墙动压分区耦合控制沿空留巷技术

1、课题背景： 柏林煤矿主采煤层K26煤层，厚度1.7m～2.0m，倾角35～38°，顶板为强度较低的砂质泥岩、泥岩、K27薄煤层等煤岩组成的复合顶板，由于掘进速度制约，采掘接替十分紧张。急需在-2446工作面开展K26煤层沿空留巷开采，而该煤层面临倾角大、复合顶板稳定难、沿空留巷压力大等复杂技术难题。目前中国现有的沿空留巷方式难以满足要求，其中模板（包括柔性模）高水材料或混凝土充填墙沿空留巷，设备一次性投入高达300万、留巷成本高、工艺复杂、故障多、影响生产；传统的密集支柱、木垛或矸石墙沿空留巷技术，巷旁支护强度低、巷道变形大、效果差；切顶卸压沿空留巷技术，存在大倾角切落矸石难自稳、采空区漏风隐患大、采高加大时留巷变形大、切精准施工技术要求严，现场难以掌控等等。针对目前沿空留巷的经验和现场实际情况，该项目提出了柔性高强砌块墙动压分区耦合控制沿空留巷技术，既具有巷旁砌墙支护顶板、隔离采空区、防漏风的优点，又具有切顶卸压，优化墙体荷载和墙体跨高比，轻质利用施工的优点。 2、主要技术内容： (1)提出了巷旁柔性高强砌块墙柔性变形放压、巷旁主动切缝致裂顶板降载卸压、大倾角中厚煤层切顶卸载动态分区耦合支护的大倾角中厚煤层沿空留巷围岩变形控制原理及留巷方法。 (2)成功研制了轻质高强混凝土砌块，设计确定了轻质高强砌块结构规格，确定了“二纵一横，纵横交错，错缝交叉”的高强砌块排列方式以及柔性高强砌块墙体稳定设计方法。 (3)基于大倾角、中厚煤层、复合顶板变形分区及变形控制机理，提出了大倾角中厚煤层开采沿空巷道围岩稳定性分区控制对策，即“三高一大”强力控制顶板离层、采后柔性材料变形放压+深孔预裂卸压、动压后高强砌块墙强力支撑为核心的动态分区、主动控顶、耦合支护的顶板控制技术。 3、专利授权情况： 该项目授权发明型专利两项，“工作面切顶卸压方法”、“聚能管定向装置及应用其的聚能管、爆破装置和安装方法”。 4、技术经济指标： (1)沿空留巷施工速度适应综采工作面推进速度120m/月。 (2)留巷成本不超过2000元/m。 (3)具有合理的留巷方式和留巷参数，施工工艺简单、安全、可靠。 (4)简单易行的留巷施工工艺，对回采不造成大的干扰和影响，通过简单修复能达到使用要求。 5、应用推广： 提出了柔性高强砌块墙动压分区耦合控制沿空留巷技术既提高砌块和墙体强度的实现墙体的强支撑作用，同时又能使得墙体具有一定柔性，通过柔性材料的可缩性变形具有一定放压功能，降低砌体墙体在动压时的受到的压力，既能实现墙体的刚性支撑，又能实现墙体的柔性放压功能，实现沿空留巷在深部、动压影响较大时的留巷效果，首次形成了西南了西南地区中厚煤层、复合顶板、大倾角条件下无煤柱开采方法，为我为中国同类型煤层赋存条件开采提供了有益的借鉴。 6、效益情况： 该项目三年共计留巷2880米，产生总的沿空留巷经济效益1972.8万元。