孫軍

（淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集東礦，安徽 淮南 232087）

沿空留巷以其能夠提高回采率、解決瓦斯超限、實(shí)現(xiàn)Y形通風(fēng)等特點(diǎn)，在煤礦開采中被普遍應(yīng)用。目前，沿空留巷時(shí)普遍采用膏體或混凝土構(gòu)筑巷旁充填體，隔絕采空區(qū)瓦斯、水和其他有害氣體，并實(shí)現(xiàn)對頂板的支護(hù)。充填體高度一般與回采高度一致，充填工藝也基本確定，因此，能否在施工之前設(shè)計(jì)合理的充填體幾何尺寸及位置，成為制約沿空留巷成功與否的重要因素。

1 工程概況

主集礦1111（1）工作面主采11-2煤，煤層平均厚度為1.26 m，沿11-2煤頂板回采高度為1.8 m，平均開采深度910 m。煤層直接頂板為泥巖，厚度0.79～34.80 m，平均9.87；老頂為細(xì)砂巖，厚度0.78～6.55 m，平均3.67 m。直接底為泥巖、砂質(zhì)泥巖及11-1煤，厚1.3～16.4 m，平均厚10.5 m；老底為0.8～2.3 m平均厚度1.5 m的砂巖。為實(shí)現(xiàn)工作面Y形通風(fēng)，緩解接替緊張、解決瓦斯超限等問題，工作面軌道順槽擬采用沿空留巷。

巷道開挖后采用錨梁網(wǎng)的支護(hù)形式，支護(hù)參數(shù)為：頂錨桿7根，長2.8 m，錨桿直徑22 mm，錨索兩根，直徑21.8 mm，幫部5根錨桿，長2 m，直徑22 mm。

2 充填墻體幾何尺寸的確定

充填墻體的幾何尺寸包括墻體的寬度、高度和單垛墻體的長度。充填墻體的高度一般與采高一致，但一般可在預(yù)砌筑充填墻體的位置降低開采高度，避免墻體高寬比過大，防止留巷后墻體出現(xiàn)歪斜、回轉(zhuǎn)或傾倒。因此，墻體高度的取值一般小于3.5 m。

2.1 充填墻體的寬度

充填墻體的寬度和高度受開采強(qiáng)度影響最大，也受到埋藏、煤層傾角、開采高度和頂?shù)装鍘r性的影響，開采強(qiáng)度越大、采高越大或者煤層傾角越大，充填墻體的寬度應(yīng)隨之增大，其取值一般在1.5～4.0 m。根據(jù)朱集礦1111（1）工作面軌道順槽與采高的關(guān)系（前者為2.8 m，后者為1.8 m），首采面采用沿空留巷時(shí)，墻體的有效寬度應(yīng)在2.0 m以上。

通過大量現(xiàn)場實(shí)測，墻體的有效寬度一般比設(shè)計(jì)寬度小0.5～1.0 m，比如設(shè)計(jì)寬度為2.5 m的墻體，其有效承載范圍一般僅為1.5 m，主要原因有墻體接頂不實(shí)、墻體楞邊易應(yīng)力集中損毀、直接頂巖性過差、煤層傾角大且采用走向長壁采煤時(shí)易抽冒。根據(jù)朱集1111（1）首采面頂板巖性，其墻體有效寬度應(yīng)在2.0 m以上，設(shè)計(jì)寬度應(yīng)在3.0 m以上。

2.2 單垛充填墻體的長度

單垛充填墻體的長度與充填支架規(guī)格、充填設(shè)備工作能力、立模方式、充填材料的早強(qiáng)特性以及工作面推進(jìn)速度相關(guān)，從各綜采面的日推進(jìn)度來看，一般為3～10 m，充填材料澆筑3 h后即可拆模，如果采用充填支架單垛墻體長度可達(dá)3.5 m，使用人工立模或改進(jìn)后的充填車單垛墻體長度也能夠達(dá)到3.5 m，甚至4.0 m以上，朱集1111（1）首采面日推進(jìn)度平均6 m，可采用單垛3 m，日充填兩班，準(zhǔn)備檢修班一班的“三八”制作業(yè)形式。綜上所述，朱集礦1111（1）首采面充填墻體寬度確定為3.0 m，單垛充填墻體長度3 m，高度與回采高度一致，均為1.8 m。

3 充填墻體的初始位置選擇

根據(jù)墻體與巷道相對位置的留巷方式有原位、半原位、巷內(nèi)和靠幫四種方式，這幾種方式在現(xiàn)場均有使用，各方式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件如下。

3.1 原位留巷

優(yōu)點(diǎn)為初始留巷寬度大，基本與巷道原寬一致，理論上預(yù)留變形空間大；缺點(diǎn)為過寬的初始斷面反而易造成更強(qiáng)的礦壓顯現(xiàn)，實(shí)際的巷道空間反而更小。

適用條件：無偽頂，頂板巖性好、完整性好，如直接頂厚度10 m以上的整層砂層（謝橋礦12418工作面軌道順槽）。

3.2 半原位留巷

優(yōu)點(diǎn)為留巷跨度適當(dāng)減少，易降低礦壓顯現(xiàn)程度，墻體頂板與巷道掘進(jìn)期間的支護(hù)構(gòu)件易發(fā)揮組合作用，初始跨度可取3.5～4.0 m；缺點(diǎn)為非回采側(cè)煤壁加固必須到位，否則過大的幫部變形易導(dǎo)致巷道斷面急劇減少，為下一工作面回采時(shí)必須刷幫處理。

適用條件：開采強(qiáng)度大、留巷時(shí)間長，有完善尾巷修復(fù)系統(tǒng)的工程條件。

3.3 巷內(nèi)留巷

優(yōu)點(diǎn)為初始斷面寬度小，容易維護(hù)，留巷幫頂及墻體整體性好；缺點(diǎn)為如果非回采側(cè)幫部變形不能有效控制或底鼓修復(fù)過于滯后，留巷斷面難以保持。

適用條件：頂板巖性及完整性好，留巷后不需要瓦斯治理，斷面要求低。

3.4 靠幫留巷

優(yōu)點(diǎn)為充填墻體砌筑時(shí)直接與非回采側(cè)幫部相接，充填墻體的易構(gòu)筑，非回采側(cè)煤壁及頂板完整性保持穩(wěn)定，墻體上方即為原巷道頂板支護(hù)，不需要另外施工支護(hù)方式，充填墻體完整性易保持，不易發(fā)生旋轉(zhuǎn)或傾倒；缺點(diǎn)為相鄰工作面回采時(shí)必須完成沿小煤柱或沿充填墻體進(jìn)行重新掘巷。

適用條件：瓦斯儲(chǔ)量低、煤層堅(jiān)固性系數(shù)或厚煤層（綜放或大采高）條件。

圖1 充填墻體尺寸及留設(shè)位置示意圖

由于1111（1）工作面埋深大，回采過程中礦壓顯現(xiàn)比較強(qiáng)烈，順槽長度大，留巷需要長時(shí)間維護(hù)，且后期需對非回采側(cè)煤柱進(jìn)行及時(shí)擴(kuò)刷，保證兩階段留巷技術(shù)的成功。因此，構(gòu)筑充填墻體時(shí)應(yīng)采取半原位留巷方式，即充填墻體適當(dāng)進(jìn)入巷道內(nèi)部，墻體寬度為3.0 m，騎入巷道的寬度Δh=800（巷道掘進(jìn)期間設(shè)計(jì)寬度為4 600 mm）或1 000 mm（巷道掘進(jìn)期間設(shè)計(jì)寬度為4 800 mm），即初始留巷寬度均為3 800 mm，如圖1所示。

4 結(jié)束語

充填墻體幾何尺寸的不同影響到了墻體頂板和墻體本身的應(yīng)力分布，選擇合適的寬度可以避開頂板淺部及墻體本身出現(xiàn)應(yīng)力集中。充填墻體位置不當(dāng)是造成巷道面積，尤其是巷道寬度急劇減小的一個(gè)重要因素。因此，在工程實(shí)踐之前應(yīng)針對工程特點(diǎn)進(jìn)行深入調(diào)研、觀測及分析，確定合適的充填墻體幾何尺寸及位置。

參考文獻(xiàn)：

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