張紅軍，丁可可

(河南能源化工集團(tuán)永煤公司，河南 永城 476600)

突出礦井高水材料沿空留巷技術(shù)研究與應(yīng)用

張紅軍，丁可可

(河南能源化工集團(tuán)永煤公司，河南 永城 476600)

車集煤礦為煤與瓦斯突出礦井，瓦斯治理對(duì)礦井掘進(jìn)效率影響較大，為保證礦井正常采掘接替、降低巷道掘進(jìn)率，采用高水材料巷旁充填技術(shù)進(jìn)行沿空留巷。從高水材料巷旁充填設(shè)計(jì)與留巷工藝兩個(gè)方面介紹突出礦井沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用與優(yōu)化，并對(duì)留巷效果進(jìn)行觀測。觀測結(jié)果表明：沿空留巷效果較好，最終平均寬度4.24m，平均高度2.35m，留巷斷面可達(dá)到10m2，可以滿足綜采工作面安全生產(chǎn)需要。

突出礦井；高水材料；沿空留巷

Studying and Application of Gob-side Entry Retaining High Water Material of Rock Burst Mine

回采巷道是煤礦井巷主要的巷道，回采巷道長度約占60%以上，因沿空留巷具有一系列的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，所以沿空留巷作為維護(hù)回采巷道的首選方式是必然的趨勢[1]。國內(nèi)專家學(xué)者對(duì)沿空留巷理論與技術(shù)研究做了大量工作，沿空留巷技術(shù)在綜采工作面不斷推廣應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益[2-6]。

車集煤礦為煤與瓦斯突出礦井，受到火成巖侵入、瓦斯治理等因素的制約，巷道掘進(jìn)速度緩慢，影響正常采掘接替。為有效解決以上問題，并消除孤島工作面、實(shí)現(xiàn)連續(xù)開采，車集煤礦在2709工作面實(shí)施高水材料巷旁充填沿空留巷技術(shù)。

1 工程概況

1.1 工作面概況

2709工作面位于27采區(qū)南翼，2709下巷埋深-672.5～-742.5m，走向長度為788m，該區(qū)域揭露二2煤層，2709工作面煤層厚度0～5.1m，平均為3.05m；煤層傾角9～19°，平均12°。2709工作面下巷傾角平均6°，下巷附近工作面的傾角約為4～15°，平均8°。頂?shù)装鍘r性如表1所示。根據(jù)探測，煤層中存在火成巖侵入?yún)^(qū)，煤炭回采在一定程度上會(huì)受到火成巖入侵的影響；該煤層屬Ⅲ類不易自燃煤層；煤塵無爆炸危險(xiǎn)性；最大相對(duì)瓦斯涌出量為7.56m3/t；地壓在局部地段顯現(xiàn)明顯。

1.2 2709工作面下巷支護(hù)參數(shù)

2709工作面下巷采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，設(shè)計(jì)斷面寬4.2m，高2.5m。巷道頂板采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，采用φ22mm×2200mm高強(qiáng)錨桿，錨桿間排距800mm×800mm；頂板鋪設(shè)網(wǎng)孔規(guī)格為70mm×70mm的鋼筋網(wǎng)；頂板每排使用1片6眼4.2m的M鋼帶；頂板施工4排錨索梁支護(hù)，錨索梁“邁步布置”，錨索規(guī)格為φ18.9mm×7200mm，錨索梁采用16號(hào)槽鋼加工，眼距1600mm。兩幫采用φ22mm×2200mm高強(qiáng)錨桿支護(hù)，使用豎向M鋼帶，錨桿排距為800mm，鋪設(shè)小眼點(diǎn)焊鋼筋網(wǎng)。下幫中部打設(shè)一排走向錨索，錨索規(guī)格為φ18.9mm×6000mm，錨索梁采用16號(hào)槽鋼加工，眼距1600mm。錨(索)網(wǎng)梁支護(hù)方式如圖1所示。

表1 頂?shù)装鍘r性

2 充填工藝流程

巷旁充填選用高水充填材料，水與固體充填料(甲料+乙料)質(zhì)量比為1.8∶1；根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度與充填組織要求，使用額定工作壓力8MPa，額定工作流量700L/min的ZBYSB700/8-55型煤礦用液壓雙液注漿泵與φ57mm×6mm無縫鋼管(甲料、乙料漿液單獨(dú)輸送)來完成漿體的泵送工作。具體流程如圖2所示。

圖1 2709工作面下巷巷道支護(hù)示意

3 沿空留巷支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 巷旁充填體幾何參數(shù)

從充填體穩(wěn)定性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)最佳等方面綜合考慮來確定充填體幾何形狀與尺寸，通過數(shù)值模擬計(jì)算等手段，結(jié)合工程類比，確定2709工作面下巷沿空留巷充填斷面選擇為矩形，高度2.4m、寬度3.8m，并充填體中置入22mm×4100mm 錨栓，以限制充填體水平變形。

圖2 2709工作面下巷沿空留巷巷旁充填工藝流程

3.2 沿空留巷加強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)

為保證巷旁充填工作安全順利進(jìn)行，減輕工作面采動(dòng)時(shí)支承壓力對(duì)巷道的影響，確保留巷達(dá)到較好效果，在對(duì)巷旁充填作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行可靠支護(hù)，形成安全工作空間的同時(shí)，還需對(duì)工作面前后方巷內(nèi)進(jìn)行臨時(shí)補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

(1)巷道超前補(bǔ)強(qiáng)支護(hù) 在巷道非回采側(cè)幫中部補(bǔ)打1根φ18.9mm×6000mm低松弛鋼絞線錨索，排距為1.6m，以限制煤壁在礦壓作用下被壓酥而導(dǎo)致片幫進(jìn)而影響巷道的穩(wěn)定。

(2)巷道超前支護(hù) 2709工作面回采巷道超前加強(qiáng)支護(hù)距離20m。超前支護(hù)采用4組(8臺(tái))超前支護(hù)支架，初撐力要求不小于15MPa。

(3)工作面后方巷道臨時(shí)加強(qiáng)支護(hù) 采用單體支柱配合Π型梁架棚支護(hù)(1梁3柱，棚距為800mm)，加強(qiáng)范圍為滯后工作面煤壁約60m，在地質(zhì)條件較差的地段需適當(dāng)擴(kuò)大加強(qiáng)范圍。

(4)巷旁充填支護(hù) 待充填區(qū)域支護(hù)：架前進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿間排距為800mm×600mm，架后補(bǔ)打錨索+走向鉸接梁棚支護(hù)；充填作業(yè)道：架后打設(shè)雙排走向鉸接梁棚支護(hù)，采空區(qū)側(cè)一排主要作用為擋矸，充填體側(cè)支護(hù)棚作用為加固支護(hù)；充填體支護(hù)：在充填體中植入錨栓，間排距800mm×800mm，配合W型鋼帶和木托盤使用，達(dá)到加強(qiáng)充填體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的目的。

加強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)見圖3。

圖3 加強(qiáng)支護(hù)示意

4 現(xiàn)場應(yīng)用與效果分析

4.1 沿空留巷效果

車集煤礦2709工作面下巷沿空留巷778m。沿空留巷結(jié)束后，對(duì)巷道圍巖變形情況進(jìn)行觀測(如圖4所示)，沿空留巷平均寬度4.24m，平均高度2.35m，基本可以滿足巷道設(shè)計(jì)尺寸要求(寬度4.2m，高度2.5m)，沿空留巷效果較好，基本滿足后期工作面回采需要。

圖4 沿空留巷斷面尺寸

同時(shí)經(jīng)過對(duì)巷道及充填體支護(hù)優(yōu)化，充填體完整性和穩(wěn)定性得到保證。從2015年9月沿空留巷結(jié)束至今的10個(gè)月時(shí)間里，基本未出現(xiàn)變化。

4.2 瓦斯治理效果

(1)2709工作面下巷通過2709回風(fēng)聯(lián)巷、2713底板抽放巷與27回風(fēng)巷相連，可以利用沿空留巷成巷段作為工作面回風(fēng)巷。實(shí)現(xiàn)上巷、下巷進(jìn)風(fēng)、沿空留巷回風(fēng)的Y型通風(fēng)方式，解決了沿空留巷局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)所帶來的風(fēng)流穩(wěn)定性差、維護(hù)工程量大及U型通風(fēng)所帶來的隅角瓦斯積聚、超限問題。

(2)在沿空留巷內(nèi)施工下一工作面順層抽放鉆孔，提前對(duì)下一工作面瓦斯進(jìn)行瓦斯治理，有效延長了瓦斯抽放時(shí)間、提高了瓦斯抽放效果。

(3)高水材料充填體密閉性較好，可以有效封閉采空區(qū)，防止采空區(qū)瓦斯涌出。同時(shí)在充填體上部采取埋設(shè)管路進(jìn)行瓦斯抽放，進(jìn)一步降低采空區(qū)瓦斯?jié)舛取?/p>

4.3 工作面推進(jìn)度

工作面進(jìn)行沿空留巷時(shí)，工作面生產(chǎn)組織按照早班檢修(同時(shí)安排沿空留巷班人員進(jìn)行充填作業(yè))，中班割煤6刀/d，夜班進(jìn)行瓦斯治理措施的流程進(jìn)行。全月推進(jìn)度108m/月(與原生產(chǎn)組織進(jìn)度一致)。經(jīng)過對(duì)工作面的生產(chǎn)組織的優(yōu)化，充填作業(yè)和早班檢修進(jìn)行平行作業(yè)，保證了沿空留巷不影響工作面的推進(jìn)度。

5 結(jié) 論

2709工作面采用高水材料巷旁充填沿空留巷技術(shù)，留巷效果較好，滿足后期回采需要。同時(shí)沿空留巷為瓦斯治理贏取了時(shí)間，大大降低了巷道掘進(jìn)量，使得工作面提前10個(gè)月具備回采條件，保證了礦井的正常采掘接替；實(shí)現(xiàn)無煤柱連續(xù)開采，增加了煤炭資源采出率的同時(shí)避免形成孤島工作面。

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[責(zé)任編輯：林 健]

特殊采煤與礦區(qū)環(huán)境治理

2016-08-22

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.01.018

張紅軍(1977-)，男，河南滑縣人，工程師，主要研究方向?yàn)橄锏乐ёo(hù)技術(shù)應(yīng)用。

張紅軍，丁可可.突出礦井高水材料沿空留巷技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤礦開采，2017，22(1)：77-79，35.

TD353.8；TD322.3

B

1006-6225(2017)01-0077-03