置示意图 施工步骤 从胶带顺槽底板以上向上倾斜钻孔角 度对瓦斯尾巷进行钻孔直达该巷顶部，需打孔见 实蓝线所示 向孔内塞入直径为长度为左右的管 向管内塞入英寸的钢管 钢管与管用封孔材料进行封孔，保证在充填时不 跑浆液 进行充填，依次通过孔将瓦斯尾巷全部充填 满，充满的标准是充填压力达到，充填量达到后面的预计 量，具体充填工艺见后面详细说明 再在已充填的孔中间补打钻孔见图虚蓝线所示位 置，采用钻孔窥视仪观看第次充填情况，采用以上步骤再 进行补充填。 为了进步保证安全，在工作面回采期间从瓦斯尾巷下方 的下分层工作面向前打探测孔，采用钻孔窥视仪观察瓦斯尾巷 充填情况，若还存在较大空隙，再从工作面打孔充填，可保证 瓦斯尾巷空隙充填满及消除瓦斯尾巷正下方移架困难，见图图 所示。 倾斜向上钻孔 胶接顶板 工作面前方煤壁液压支架 采空区 图瓦斯尾巷工作面前方探孔布置示意图 步骤 工作面检修班期间，与工作面推进方向致，每隔 打个水平长度的向上孔探测瓦斯尾巷充填情 况 采用钻孔窥视仪观察瓦斯尾巷充填情况 根据观察情况，决定是否进行充填 若进行充填，采用水灰比为的高水充填材料再 进行充填，能快速凝固阻力的支架不得低头。 严格按规定采高回采，严禁割顶板，局部地段可以留 设顶煤尤其是在巷道下方处。 出现较大范围较深的冒顶时，为了防止冒顶继续增 加而发展成为第三种大冒高形式，从煤壁向顶板方向斜打木锚 杆，采用此方法控制冒顶范围。另外也可采取顶板铺设金属网， 用金属钢梁或木梁配合单体支柱支护冒落区。 下分层煤层片帮问题及对策 煤壁片帮的主要形式是倒墙式片帮，煤壁上下部片帮 深度相等，主要是平行于煤壁的节理及采动影响和支承压力共 同作用的结果。二是滑落式片帮，煤壁上部沿斜面滑下在端面 处形成较大的空顶面积，主要是因降压移架时煤壁承受压力增 大引发，如图所示。 目录 生产地质条件 充填方案 瓦斯尾巷充填方案 回风顺槽和回风顺槽充填方案 下分层顶板稳定性分析与顶板管理 下分层顶板稳定性分析 液压支架工作阻力计算 液压支架工作状态的确定 液压支架工作阻力计算 下部煤层开采辅助技术 下部煤层架前顶板冒落问题及对策 下分层煤层片帮问题及对策 瓦斯管理 充填材料与工艺 高水充填材料简介 充填工艺 充填过程注意事项 人员配备 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传, 准备事项及经济效益核算 需要准备的材料及设备 成本概算 生产地质条件 曲堤煤业为煤与瓦斯突出矿井，开采的煤层为二叠系山西 组下部的煤层，煤层埋深平均，煤层属特低硫低灰分 高发热量无烟煤。煤层结构简单，厚度稳定，平均厚， 煤层倾角，容重，煤层中局部夹层泥岩 夹矸，厚度稳定，结构简单。响由于 曲堤煤矿煤层为高瓦斯煤层，空洞空隙内会聚积大量瓦斯， 在下分层工作面开采过程中，如果积聚的大量瓦斯突然释放， 会影响安全开采条顺槽正下方液压支架不接顶，移架困 难。 为了解决以上问题，山西沁和能源集团有限公司曲堤煤 业有限公司与中国矿业大学合作，拟采取高水充填材料充填 瓦斯尾巷回风顺槽及回风顺槽，将空洞 空隙内积聚的瓦斯挤出同时胶结冒落松散的煤岩体，提高 顶板稳定性，为开采和工作面之间下分层煤柱提 供安全保障。拟采取以下方案采用高水充填材料充填满 瓦斯尾巷，在回风顺槽及回风顺槽采用高 水充填材料充填后形成厚胶结顶板在进行下分层 工作面工作面回采时，在瓦斯尾巷处超前循环探测，若 发现空隙，再采用高水充填材料将空隙充填满，解决瓦斯尾巷 正下方综采支架移架困难和瓦斯突然释放的难题在下分 层回采过程中，加强工作面顶板管理和瓦斯管理。 充填方案 瓦斯尾巷充填方案 从胶带顺槽下分层向瓦斯尾巷钻孔进行 充填，如图所示，首先从胶带顺槽垂直向瓦 斯尾巷布置个孔等距离，每孔间距，孔径，先 从胶带顺槽通过钻孔将直径为左右的塑料管送 到瓦斯尾巷附近，然后采用直径为英寸长度的钢管与直 径为左右的塑料管连接钢管做封孔管，采用瓦斯钻 孔封孔材料进行封孔，封孔长度为，钢管外端焊接 个快速接头，与充填高压胶管能够快速联结。 回风顺槽 回风顺槽下分层 胶带顺槽下分层 回风顺槽 胶 带 上 山 瓦斯尾巷 轨道顺槽 用分层开采，先采上分层。 为降低上分层工作面上隅角和回风巷的瓦斯浓度，在增加 上分层工作面配风量的同时，额外配备条专用瓦斯尾巷，形 成通风方式，距工作面回风顺槽距 工作面回风顺槽布置条瓦斯尾巷，供工作 面和工作面排放瓦斯，这两个工作面于年前回采完 毕。目前，已经掘进了下分层工作面回风顺槽和 工作面胶带顺槽，为了提高资源回收率，准备将工作面 回风顺槽和工作面胶带顺槽组合成工作面，其巷 道布置示意图见图所示。 回风顺槽下分层 胶带顺槽下分层 回风顺槽 回风顺槽 工作面上分层 胶 带 上 山 瓦斯尾巷 轨道顺槽 回 风 上 山 轨 道 上 山 图工作面布置示意图 工作面煤层顶底板岩性特征见表所示。 表工作面煤层顶底板特征 顶底 板名 称 岩石名称厚度特征 基本 顶 中粒砂岩深灰色，质地较坚硬，般不易冒 落。 直接 顶 泥岩粉 砂岩 深灰色，开采达定范围后开始冒 落。 伪顶炭质泥岩黑色薄层，随开采过程极易冒落 底板砂质泥岩深灰色，局部较软弱，开采时围压条件改变后可能产生底鼓现象。 为了提高煤炭回收率提高矿井生产效率，工作面 下分层与上分层工作面呈外错型布置方式，如图所示。 在回采上分层和工作面时，为加强瓦斯尾 巷支护，在瓦斯尾巷布置了大量木垛，因此，瓦 斯尾巷存在空洞和工作面的顺槽随工作面推进 基本垮落，但这条顺槽顶底板可能存在空隙，这对安全开采 和工作面之间下分层煤柱存在以下影范围顶板管理比采空区下方破碎顶板 好管理压力小于煤柱下方顶板，但由于胶结顶板强度还是小 于原生顶板，现场应采取紧跟前滚筒移架确保支架有较高的 初撑力等方法来保持顶板稳定。 采空区下方工作面顶板结构特征及稳定性 采空区下方顶板结构可归为碎裂顶板，顶板压力不大周 期来压不明显，但顶板破碎下沉量较大，该范围顶板管理不 在本课题研究范围内，根据以往经验，该范围现场顶板管理应 当采取紧跟前滚筒移架严格控制采高采用较大的支架初撑 力等方法来确保顶板的稳定性。 瓦斯尾巷下方工作面顶板结构特征及稳定性 位于瓦斯尾巷下方的顶板通过高水充填材料充填后，顶板 稳定性比上分层巷道下方顶板好比煤柱下方顶板差，但压力 小于煤柱下方，回采时紧跟前滚筒移架采用较大的支架初撑 力等方法来确保顶板的稳定性。 总之，上分层回采后改变了下层煤开采时的覆岩破断和移 动特征上分层采过后由于上覆岩层已遭受了大范围的破断和 运动，整体性和稳定性已经发生了变化，故在下分层开采时， 覆岩破断和移动特征发生了明显的变化。因此在工作面 回采过程中其矿山压力显现和单煤层工作面的开采不同。主 要表现为没有周期来压或者周期来压不明显工作面超前支 承压力较小应力集中程度降低支承压力分布平缓，但是端 面顶板冒落较多顶板下沉量较大煤柱下方工作面顶板压力 较大等现象。回采时及时移架紧跟前滚筒移架维修好乳 化液管路和液压支架的液压系统，保持乳化液管理不漏液，保 证支架初撑力达到额定工作阻力的，支架能达到额定工作 阻力，确保顶板的稳定性。 液压支架工作阻受的最大压力为倍采高 的顶板岩石重量，周期来压强烈时取较大倍数，周期来压不强 烈时取较小倍数，煤柱下方工作面支架取最大倍数即取倍采 高的顶板岩石重量计算。 控 控 试中工作面上覆倍倍采高岩石所需支护强 度 工作面采高 煤层顶板岩石容重，取 控工作面最大控顶距 支架支护宽度 重力换算单位， 型液压支架额定工作阻力 。 根据以上计算，可满足回采工作面顶板支护要求。 下部煤层开采辅助技术 工作面开采下分层，容易发生架前顶板冒落。特别 是工作面上方煤柱附近受上分层工作面侧向支承压力及本工作 面超前支承压力作用，容易发生片帮。 下部煤层架前顶板冒落问题及对策 下部煤层工作面架前顶板冒落主要有种形式即轻微冒 落，滑坡式冒顶和大冒高形态，如图所示。 轻微冒落滑坡式冒顶 大冒高形态 图冒顶类型 在上分层残留煤柱附近易发生微冒落和滑坡式冒顶。拟采 取的措施如下 采用高水充填材料将上分层未垮落充分的位置附近充 填胶结，形成胶结强度较大的假顶。 控制合理的端面距，提高端面顶板的稳定性。巷道下 方及采空区顶板端面距应小于，煤柱下方端面距应小于 。 当端面距超过规定要求时，由先割煤后移架，改为先 移架后割煤，即支架超前，以缩小梁端距。 消除和减小支架顶梁上端的浮矸确保支架初撑力达 到额定工作计算 液压支架工作状态的确定 处于支架与围岩相互作用体系中的支架工作状态是支架与 围岩关系的综合反映，也是基本顶的位态直接顶支架以及 底板力学特性的综合体现。分析掌握支架的工作状态，对于及 时调整和保持支架良好的工作状况良好的支架与围岩关系具 有重要意义。 支架与围岩的工作状态有三种情况，分别是给定变形给 定载荷和处于这两种情况之间。 当直