项
一、立项背景及意义
目 简 介
沿空留巷是无煤柱开采时普遍使用的一种无煤柱护巷方式,具有提高煤炭回收率、改善巷道维护、降低巷道掘进率、消除煤柱自燃隐患等优点。
项目引进黑龙江科技学院矿区科研团队顶板控制爆破技术、粉煤灰基胶结材料巷旁充填技术，与哈尔滨源科科技开发有限公司组成产学研联合研发团队，结合新安煤矿-500十二层右片、八层工作面地质及生产技术条件，开发高效、经济、先进的回采巷道沿空留巷技术体系。
二、研究内容
1）留巷区域顶板弱化、减压技术开发
通过密集钻孔或控制爆破弱化顶板岩层，使采空区侧煤层顶板沿留巷外缘边界附近垮落，大幅减小作用于巷旁支护上的顶板压力，改善了巷旁支护体的受力状况，为保持巷旁支护完整性及保持较高的整体强度，提供有利条件。
2）粉煤灰基早强巷旁充填材料试验
试验开发以双鸭山矸石电厂粉煤灰及水为主要原料的早强胶结充填材料，以“粉煤灰”为主料，配合硫铝酸盐水泥、石灰、石膏等少量胶凝材料，以及速凝剂、早强剂，混合组成的浆体材料1h内具有良好的流动性，1.5h开始胶凝，6h～8h固结充填体单向抗压强度可达（1.5～2.0）MPa，24 h固结充填体单向抗压强度可达（3.0～4.0）MPa。
新型巷旁充填材料成本低，固化时间短，可及时支撑顶板，大大
提高了巷旁支护构筑速度，为配合高产工作面留巷作业提供了新的、可靠的技术途径，早强巷旁支护体及采空区侧临时支护为施工场所提供安全保障。
3）机械化巷旁充填工艺系统开发
本项目研究开发了机械活化搅拌、泵送管道输送，可移动、井下机械化巷旁充填工艺系统，该系统由粉煤灰活化、充填浆料配制、泵送管路等部分组成，实现了充填材料机械配制、泵送充填，减少了人工操作工序，大幅降低了工人劳动强度，提高了工作效率。
依据机械化巷旁充填工艺系统要求，自行开发、设计、制造专用机械设备及其配套装置，研究开发了适用于不同巷道条件的巷旁充填专用充填袋与充填模板。
4）-500十二层、八层右片工作面沿空留巷示范工程
-500十二层右片工作面采高1.3m～1.5m，目前试用了矸石巷旁充填、顶底板锚索粉煤袋充填、料石充填等多种巷旁充填方式。
本项目采用新型充填材料及工艺系统，将进行薄煤层20万吨工作面快速巷旁充填工业试验，这也是该项技术首个试验工作面。通过经过现场充填试验，改进和完善新型充填技术。
在十二层右片工作面沿空留巷示范工程施工基础上，进行八层右片工作面沿空留巷巷旁支护示范工程施工。该工作面采高3.5m～4.0m，该项工程将是本项目成果在中厚煤层60万吨以上工作面进行的首个巷旁充填工业试验，积累试验成果和实践经验，检验项目研究成果的实践效果，在项目研究中实现科技成果的转化应用。 三、采用的研究、试验方法和技术路线（包括工艺流程）：
1）研究方法
采用试验室正交、对比试验、井下模拟试验，充填系统研发与配
套装置研制，巷旁充填试验等研究方法，理论分析、设备装置研制、现场试验相结合，技术成果与转化应用相结合，产学研用相结合。
2）技术路线
项目研究技术路线如图所示。
国内外相关资料收集 添加剂选配试验 试验室选配试验 充填系统开发、充填工艺设计 -500十二层巷旁充填试验 -500八层巷旁充填试验 新技术体系完善 粉煤灰激活试验
四、项目创新之处
1）沿预设巷旁支护的采空区侧边缘，垂直顶板钻进一排达坚硬顶板一定厚度的钻孔，以使留巷区域顶板弱化、减压的新技术；
2）以双鸭山矸石电厂粉煤灰及水为主要原料的早强胶结充填材料，浆体材料1h内具有良好的流动性，1.5h开始胶凝，6h～8h固结充填体单向抗压强度可达（1.5～2.0）MPa，24 h固结充填体单向抗压强度可达（3.0～4.0）MPa；
3）机械活化搅拌、泵送管道输送，可移动、井下机械化巷旁充填工艺系统，
4）薄煤层20万吨工作面、中厚煤层60万吨以上工作面快速巷旁充填工业试验。
五、经济、社会效益及推广应用前景：
（1）提高煤炭资源回收率：解放煤炭资源3.59万吨，（按照2011年12月市场价格每吨售价为540元），可以增加产值1938.6万元。其中十二层右片增产1.1万吨，八层增产2.49万吨。
（2）减少回采巷道掘进量800米，按每米掘进成本2000元计算，节约成本160万。同时缓解了采掘接续紧张，进一步提高单产、单进。
（3）消除冲击地压的危险。 （4）消除采空区发火的隐患。
新安煤矿“-500十二层右片、八层工作面快速沿空留巷技术研究与示范工程”沿空留巷所需费用为297.7万元，节省费用为160万元，科研经费为117万元，煤炭回收效益为1938.6万元，所以沿空留巷投资回报效益为1800.9万元，效益相当可观。
该项目为环保高效充填沿空留巷技术在新安矿区的首次应用。示范工程即是矿区首创，同时部分成果及技术指标达到国内外领先水平。
本项目研究对低等级粉煤灰运用不同手段进行活化处理，充分激发其潜在活性，对于充分利用大量堆积的低等级粉煤灰、保护耕地、治理环境污染、节约资源与能源、促进煤电发展与环境相协调、为企业创造高附加值的产品和经济效益和促进社会的和谐发展等都具有十分重要的现实意义。
项目研究与工程应用，将为解决双鸭山矿区沿空留巷开采问题提供技术保障和成功范例。对于解决我国老煤炭生产基地煤矿生存和可持续发展、推进沿空留巷煤炭开采技术进步，均具有重要的理论意义和实践价值，同时具有广阔的推广应用前景和参考实用价值。
负500十二层、八层右片工作面
沿空留巷技术研究与示范工程
龙煤集团公司双鸭山分公司新安煤矿
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