倪懷華（山西陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山西陽(yáng)泉　045000）

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綜放工作面沿空側(cè)回采巷道維護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

倪懷華
（山西陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山西陽(yáng)泉045000）

摘要：隨著綜放開采技術(shù)的廣泛應(yīng)用，陽(yáng)泉礦區(qū)相關(guān)的一些針對(duì)性技術(shù)問(wèn)題也越發(fā)明顯，尤其經(jīng)歷相鄰工作面采動(dòng)影響的綜放面沿空側(cè)回采巷礦壓顯現(xiàn)劇烈，嚴(yán)重制約了綜放工作面生產(chǎn)潛力的發(fā)揮。陽(yáng)煤一礦S8102綜放工作面回風(fēng)巷由于受側(cè)向采空區(qū)支承壓力與采動(dòng)影響的雙重作用，巷道嚴(yán)重變形，局部斷面面積不足0.5 m2，工作面回風(fēng)巷巷道圍巖變形劇烈，工作人員無(wú)法順利通過(guò)回風(fēng)巷，同時(shí)也對(duì)工作面的通風(fēng)管理造成嚴(yán)重的不利影響，大大制約了安全高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：沿空側(cè)回采巷道；維護(hù)技術(shù)；留煤柱護(hù)巷

1　綜放工作面沿空側(cè)回采巷道地質(zhì)生產(chǎn)條件

陽(yáng)煤一礦S8102綜放工作面水平標(biāo)高為+615 m～665 m，地面標(biāo)高為+995 m～+ 1 214 m，走向長(zhǎng)度1 560 m，傾斜長(zhǎng)度240 m，其中回風(fēng)巷為采空區(qū)側(cè)巷道，煤柱寬度為12 m。工作面在掘進(jìn)過(guò)程中共揭露撓曲構(gòu)造13條，斷層2條，未發(fā)現(xiàn)陷落柱、沖刷或其他地質(zhì)構(gòu)造。隨著開采強(qiáng)度的不斷加大，瓦斯絕對(duì)涌出量增加，絕對(duì)瓦斯涌出量80 m3/min，相對(duì)涌出量11.5 m3/t。開采15#煤層，煤厚平均為6.09 m，傾角平均為7°，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。工作面共布置4條巷道：進(jìn)風(fēng)巷沿底掘進(jìn)，用于運(yùn)輸煤炭；回風(fēng)巷沿底掘進(jìn)，用于回風(fēng)和運(yùn)輸物料；內(nèi)錯(cuò)尾巷沿頂掘進(jìn)，解決本煤層回風(fēng)落山角瓦斯；走向高抽巷布置在頂板巖層中，用于抽放瓦斯。S8102綜放工作面回風(fēng)巷回采期間嚴(yán)重變形，局部斷面面積不足0.5 m2，工作人員無(wú)法順利通過(guò)回風(fēng)巷，同時(shí)也對(duì)工作面的通風(fēng)管理造成嚴(yán)重的不利影響，由于復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)的耦合作用，回采巷道礦壓顯現(xiàn)劇烈，需多次返修，維護(hù)費(fèi)用高，而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境差，嚴(yán)重制約了礦井安全高效生產(chǎn)。

2　綜放沿空回采巷道維護(hù)技術(shù)研究

影響陽(yáng)煤一礦S8102綜放工作面靠采空區(qū)側(cè)巷道穩(wěn)定性的主要因素為上采空區(qū)的側(cè)向支承壓力與本工作面的超前支承壓力的疊加作用，使得采空區(qū)側(cè)回風(fēng)巷礦山壓力顯現(xiàn)特別劇烈。本論文提出三種應(yīng)對(duì)措施：沿采空區(qū)側(cè)留大煤柱，將采空區(qū)側(cè)巷道布置在側(cè)向支承壓力之外的原巖應(yīng)力中；沿空留窄煤柱護(hù)巷，將沿空巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)；開掘卸壓巷，轉(zhuǎn)移采動(dòng)引起的高應(yīng)力，最終使保護(hù)巷道處于應(yīng)力降低區(qū)。

（1）沿采空區(qū)側(cè)留大煤柱護(hù)巷

煤柱寬度決定了巷道與回采空間之間的距離，從而影響到回采引起的支承壓力對(duì)巷道影響程度及煤柱單位面積的載荷；煤柱的寬度及其高寬比，對(duì)煤柱的極限承載能力有很大影響，從而影響煤柱的穩(wěn)定性和巷道的圍巖變形。數(shù)值計(jì)算可知，在采空區(qū)側(cè)留25 m大煤柱，在掘進(jìn)期間，頂?shù)装逡平繛?20 mm，兩幫移近量為200 mm；在回采期間，頂?shù)装逡平窟_(dá)970 mm，兩幫移近量達(dá)910 mm，與12 m煤柱護(hù)巷相比，巷道表面位移量大幅降低，有利于巷道的維護(hù)，留大煤柱護(hù)巷有利于煤柱自身的穩(wěn)定，煤柱穩(wěn)定性為巷道圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵問(wèn)題，煤柱過(guò)窄，不但煤柱破碎，實(shí)體煤幫也破碎，巷道圍巖穩(wěn)定性差、承載能力小；同時(shí)能形成相對(duì)有利的應(yīng)力環(huán)境，采空區(qū)邊緣的煤體應(yīng)力存在降低區(qū)、升高區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)，為減少巷道圍巖壓力，應(yīng)將巷道布置在應(yīng)力較低的區(qū)域，對(duì)巷道及煤柱的穩(wěn)定都極為有利。因此，巷道布置在原巖應(yīng)力區(qū)是合理的。

留大煤柱護(hù)巷還可以有效避免漏風(fēng)及采空區(qū)側(cè)滲漏有害氣體，這對(duì)于高瓦斯礦井特別是發(fā)生過(guò)漏風(fēng)及著火事故的礦井具有重要意義。S8102綜放工作面回風(fēng)巷距S8101采空區(qū)留25 m大煤柱，巷道處于支承壓力峰值變化范圍之外，基本不受側(cè)向支承壓力的影響，有利于巷道的維護(hù)。通過(guò)在S8201綜放工作面回風(fēng)巷工業(yè)性試驗(yàn)，S8201工作面回風(fēng)巷兩幫相對(duì)移近量累計(jì)最大為370 mm，頂?shù)装逑鄬?duì)移近量累計(jì)最大為310 mm。巷道變形小，易維護(hù)，巷道斷面能夠滿足安全生產(chǎn)的需要。與S8102綜放工作面回風(fēng)巷相比，每米支護(hù)成本減少1 292.48元，總節(jié)約支護(hù)成本215.84萬(wàn)元；工作面月多推進(jìn)4 m，多出煤炭8 185 t，每月可多實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)81.5萬(wàn)元；巷道維護(hù)狀況得到大大改善，基本不需要返修，工人勞動(dòng)效率高，噸煤效益得到大大提高。

（2）沿采空區(qū)側(cè)留窄煤柱護(hù)巷

隨著開采深度增加、放頂煤綜采的廣泛應(yīng)用和高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，留窄煤柱的綜放沿空掘巷已經(jīng)在我國(guó)潞安、兗州等許多礦區(qū)成功應(yīng)用，在受到工作面采動(dòng)影響之前圍巖并未發(fā)生塑性流變，大部分巷道是穩(wěn)定的[1]。由于上區(qū)段工作面回采，在采空區(qū)邊緣形成側(cè)向支承壓力，采空區(qū)邊緣煤體形成破碎區(qū)和塑性區(qū)，承載能力降低，但由于沿空掘巷在基本頂三角塊結(jié)構(gòu)的保護(hù)下，處于應(yīng)力降低區(qū)，因此窄煤柱是可以穩(wěn)定的[2]。數(shù)值模擬結(jié)果顯示，留5 m窄煤柱護(hù)巷方式下，在掘進(jìn)期間，頂?shù)装逡平繛?00 mm，兩幫移近量為250 mm，與12 m煤柱下的頂?shù)装逡平? 400 mm，兩幫移近量1200 mm相比，圍巖變形得到很大的改善；在回采期間，頂?shù)装逡平窟_(dá)900 mm，兩幫移近量達(dá)1 900 mm，而12 m煤柱下頂?shù)装逡平窟_(dá)1 800 mm，兩幫移近量達(dá)2 200 mm，兩者相比，窄煤柱護(hù)巷方式下圍巖得到了很好的控制，窄煤柱護(hù)巷是可行的[3]。

（3）開掘卸壓巷

卸壓法的實(shí)質(zhì)是從降低圍巖應(yīng)力角度出發(fā)，改善巷道圍巖應(yīng)力環(huán)境，從而達(dá)到和控制巷道變形的目的，采用切縫、打鉆孔、松動(dòng)爆破、卸壓煤柱及在被保護(hù)巷道上方開掘卸壓巷等卸壓法控制巷道變形。

3　實(shí)施效果

綜合分析綜放沿空回采巷道失穩(wěn)機(jī)理及圍巖穩(wěn)定性控制，該維護(hù)技術(shù)已經(jīng)在陽(yáng)煤集團(tuán)其它礦工作面應(yīng)用推廣，實(shí)現(xiàn)了綜放工作面沿空側(cè)回采巷道圍巖穩(wěn)定性控制，保證了礦井安全高效生產(chǎn)，陽(yáng)泉礦區(qū)及其他類似條件下礦區(qū)已大力推廣應(yīng)用該技術(shù)并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

（1）減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善了作業(yè)環(huán)境

該技術(shù)使得巷道圍巖支承壓力大大降低，巷道變行小，易于維護(hù)，基本不需返修，減少了支護(hù)材料的搬運(yùn)量，大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；回采巷道斷面尺寸得到有效控制，通風(fēng)條件得到極大改善，工作面空氣質(zhì)量有所提高，溫度適中，極大改善了作業(yè)。

（2）加快了工作面推進(jìn)速度，提高了生產(chǎn)效率

回采巷道圍巖較為穩(wěn)定，減少了巷道維修時(shí)間，工作面多推進(jìn)4 m/月，多出煤炭8 185 t/月，加快了綜放工作面回采速度，大大提高了生產(chǎn)效率，有效保證了國(guó)家煤炭能源需求，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。

（3）有效滿足了通風(fēng)，大力保證了礦井安全生產(chǎn)

回采巷道斷面大，通風(fēng)能力能夠滿足工作面正常需要，同時(shí)，防止與側(cè)向采空區(qū)發(fā)生裂隙聯(lián)系，避免了側(cè)向采空區(qū)有害氣體向回采空間滲漏，有效防止了發(fā)生殘煤自燃及瓦斯爆炸，大力保證了礦井安全生產(chǎn)。

（4）改進(jìn)了維護(hù)技術(shù)，提供了有益的理論實(shí)踐參考

針對(duì)復(fù)雜條件下巷道維護(hù)難題，改進(jìn)了維護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了巷道圍巖穩(wěn)定性控制，提出了系統(tǒng)科學(xué)的礦壓理論及維護(hù)技術(shù)，不僅為該礦區(qū)巷道維護(hù)積累了重要的經(jīng)驗(yàn)和有益的參考，也為我國(guó)其他礦區(qū)類似條件下的煤礦安全高效生產(chǎn)提供了重要的參考，對(duì)建設(shè)安全高效礦井具有重要意義。

小結(jié)：實(shí)踐證明綜放沿空回采巷道失穩(wěn)機(jī)理及圍巖穩(wěn)定性控制該技術(shù)推廣應(yīng)用有利于礦井安全生產(chǎn)，具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］李晉平.綜放沿空留巷技術(shù)及其在潞安礦區(qū)的應(yīng)用［D］.北京：煤炭科學(xué)研究總院，2005.

［2］侯純剛，楊科.綜放回采巷道護(hù)巷煤柱合理留設(shè)分析［J］.煤，2006（05）：47-48，74.

［3］梁興旺，王連國(guó)，何興華，等.沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2007（02）：29-31.

(編輯：王智圣)

不僅用于連接船舶電力、照明設(shè)備，而且還應(yīng)用于通信、電子計(jì)算機(jī)、信息處理設(shè)備中的信號(hào)傳輸和控制系統(tǒng)。船用電纜的選擇在船舶電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中極為重要，正確合理的進(jìn)行船用電纜的選型和敷設(shè)可提高船舶航行的安全性、可靠性和造船成本的經(jīng)濟(jì)性。

Research on the Application of Maintenance Technology of the Goaf along the Goaf in the Fully Mechanized Caving Face

NI Huai-hua
（Yangquan Coal Industry（Group）Co.，Ltd，Yangquan045000，China）

Abstract:With wide application of fully mechanized top coal caving mining technology，Yangquan some specific technical problems are more and more obvious，especially adjacent working face mining influence of fully mechanized caving face along the side of the empty mining roadway pressure severe appearance，severely restricted in fully mechanized top coal caving working face production potential of the play. Yang coal mine S8102 ensemble put working face return airway due to lateral mining goaf support pressure and mining influence of the dual role，severe deformation of the roadway，partial cross-section area of less than 0.5 square meters，the working face return airflow roadway surrounding rock of intense deformation，the staff can not pass return air lane，at the same time，also on the working face ventilation management caused serious adverse effects，greatly restricted the safe and efficient production.

Key words:along the empty side of the roadway；maintenance technology；coal pillar protection

作者簡(jiǎn)介：倪懷華，男，1985年生，山東蒼山人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：采煤技術(shù)優(yōu)化。

收稿日期：2015－05－11

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 042

中圖分類號(hào)：TD353

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－9492 ( 2015 ) 11－0163－03