王建偉 李振

[摘 要]沿空留巷也稱無煤柱護巷，其優(yōu)越性已有共識，但如何靈活運用值得進一步探討。介紹沿空留巷的支護依據、留設方法和注意事項，根據國內外和臨近礦井沿空留巷的經驗，結合該礦地質特點及回采工作面礦壓顯現規(guī)律，較好地實施了綜放工作面錨網+架棚支護的下順槽沿空留巷，緩解了工作面接替緊張局面，取得了較好效果。

[關鍵詞]沿空留巷；綜放；錨網+架棚支護

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）21-0348-02

“三軟”煤層指煤礦開采中遇到的：軟的頂板巖層、軟的主采煤層和軟的煤層底板巖層，目前薄及中厚煤層、頂板為巖層等條件的沿空留巷技術已趨成熟，但針對“三軟”煤層且煤層厚度變化較大的綜采放頂煤工作面沿空留巷研究較少，基本沒有應用。鄭州礦區(qū)白坪煤礦煤層屬于“三軟”煤層，為了解決21001與21021工作面接替問題，實現快速掘進，根據國內外和臨近礦井沿空留巷的經驗，結合該礦地質特點及回采工作面礦壓顯現規(guī)律，在21001綜放工作面下順槽成功實施了錨網+架棚支護的沿空留巷工藝，本次沿空留巷技術方案是鄭煤集團在“三軟”煤層的大膽嘗試，為以后的“三軟”煤層沿空留巷技術提供了寶貴的技術經驗，同時有利于節(jié)約成本和快速掘進，對礦井采掘接替平衡有重要意義。

1 工作面概況

21001綜放工作面位于21采區(qū)西翼，西至F19斷層保護煤柱，東至21采區(qū)上部車場，南為11221工作面采空區(qū)，北為21021準備工作面。工作面走向長度795m，切巷長度160m，平均煤厚4.64m，煤層傾角13～29°。工作面總體上為一北西傾單斜構造形態(tài)，地質條件中等，煤層直接頂為大占砂巖，厚度約為17.5m，直接底為砂質砂巖，厚度約為5.7m，老底為L8灰?guī)r，厚度約為1.8m。工作面采用走向長壁后退式綜合機械化放頂煤回采工藝，下順槽作為進風巷和輔助運輸巷，布置有一部SZZ764-200轉載機和一部SSJ1000/2×160s膠帶運輸機。

21001工作面下順槽采用16.2㎡36#U型鋼棚支護，巷道凈高3.5m，下凈寬5.6m，梁腿搭接0.45m，棚距0.6m。四道聯鎖梁加固，并用塑料網、椽子背幫背頂?，F有巷道整體支護狀況良好，但仍有部分巷道變形明顯，現場實測巷道寬度4.6m，大部分巷道高度在3.1m左右，少部分巷道高度較低，巷道凈高僅2.1m。

根據現有巷道的布置情況和21001下順槽地質情況，沿空留巷試驗區(qū)域為21001下順槽174m開始向外開始進行試驗。

2 “三軟”煤層綜放沿空留巷圍巖控制難點

結合白坪煤業(yè)公司21001綜放工作面生產地質條件，為了保證留巷成功，保持通風斷面滿足安全生產的要求，盡可能的減小留巷的成本，提出了使用木垛+袋裝矸石充填撕下幫沿空留巷方案。通過分析，該方案有以下技術難點：

（1）實體煤幫控制難度大。由于綜放開采一次采出的煤層厚度大，頂板巖層形成的結構遠離采場，巷道圍巖經受長時間的動壓作用，不僅非采煤幫劇烈鼓出，而且很可能底鼓強烈，引起非采煤幫的進一步鼓出。同時，煤幫為軟弱煤層，在老頂破斷回轉過程中容易發(fā)生流變，因此煤幫控制難度大。

（2）對巷旁充填體力學性能要求高。充填體緊鄰采空區(qū)，基本頂在斷裂旋轉的過程中，對充填體施加較大的載荷，容易導致充填體的壓壞，對充填體強度要求較高；采空區(qū)冒落矸石容易導致充填體鼓出、滑移甚至推倒充填體，對充填體的穩(wěn)定性要求高。老頂破斷回轉是不可避免的，既要充填體具有一定的可縮量適應頂板下沉，又要具有較大的承載能力切斷采空區(qū)側頂板、阻止巷內頂板的過快回轉變形。

（3）巷旁充填材料要求成本低?？紤]到礦山經濟效益，在滿足安全使用的要求下，盡量降低巷旁充填材料的成本，因此充填材料選取木垛+袋裝矸石。該充填材料成本低，可縮性強，但是強度較高水材料充填體低，維護起來較為困難。在留巷期間，工作面移架后應及時支設木垛，維護好充填體的空間和強度。

（4）撕下幫留巷斷面大。本次留巷采用撕下幫方案，巷道跨度較大，通常而言，跨度越大，支護就越困難，對支護治理要求更嚴。

（5）頂煤控制難度大。煤層厚度變化較大，在厚煤區(qū)綜放沿空留巷巷道上方為松軟頂煤，與普通沿空留巷上方為巖層相比，其強度和剛度小，工作面推過后頂煤易破碎、塌冒，需要采取合理的控制技術保持頂煤穩(wěn)定，實現充填體與上覆巖層力的傳遞并有效切斷采空區(qū)側直接頂。因此，頂煤控制難度大。

3 施工方案

3.1 超前巷煤幫加固方案

超前工作面39m采用U型鋼平拱型支架在下順槽下幫施工巷道（以下簡稱超前巷）。在超前巷下幫和頂部各支設一道工字鋼聯鎖梁，在超前巷上幫暫時不站U型鋼棚棚腿，但采用單體柱配合π型鋼梁打雙抬棚進行臨時支護，同時用帶梁錨索加固圍巖，見圖1。待工作面推過超前巷支架位置時，及時扶U型鋼棚棚腿，并在上幫安裝一道工字鋼聯鎖梁。

3.2 工作面超前煤幫支護方案

當工作面推進到超前巷位置前，在原U型鋼棚頂梁兩端固定工字鋼梁，在梁上支設木垛，并按設計方案要求打設單體液壓支柱作為超強加強支護。打設好單體支柱后，拆除原U型鋼棚靠回采工作面一側的棚腿。在工作面移架前，在工作面端頭支架上鋪設金屬網，并在每道金屬網下穿一道鋼絲繩，鋼絲繩繩頭固定在原U型鋼棚頂梁上。

3.3 工作面后方充填體施工方案

工作面移架后，立即沿采空區(qū)側，在原U型鋼棚頂梁兩梁端固定的工字鋼梁端和木垛下打設一排密集木支柱，并用單體支柱加強支護。然后在要求的位置進行支丁，支丁規(guī)格為2m（寬）×2m（長）。支丁后，扶上U型鋼棚腿，并安裝工字鋼聯鎖梁，然后拆除U型鋼棚柱腿與木垛間的單體液壓支柱，掛上風筒布或編織布，在U型鋼棚腿和木垛間填實袋裝矸石，形成留巷。最后每留10～50m巷道，噴一次漿。

具體支護參數：

① 頂板：新掘巷道內頂板兩根φ17.8mm×6.0（8.0）m錨索，錨索間排距為1000mm×1200mm，每根錨索使用4支K2350樹脂錨固劑，錨索預應力要求不小于70KN，錨固力不小于260KN，錨索外露長度大于150mm、小于300mm。帶梁錨索施工超前工作面不低于100m。

② 幫部：實煤體幫三根錨索，規(guī)格為φ17.8mm×6.0（8.0）m錨索，錨索間排距為1000mm×1200mm，每根錨索使用4支K2350樹脂錨固劑，錨索預應力要求不小于70KN，錨固力不小于260KN，錨索外露長度大于150mm、小于300mm。帶梁錨索施工超前工作面不低于100m。當U型鋼棚支護巷道出現斷椽子、爛網、大網兜等現象時，必須重新進行卸壓、聯網、腰幫接頂。

3.4 工作面后方充填空間維護

①轉載機自移梁應始終平行于端頭支架；②移架后，立即在移架后方的空間，打上帶鉸接頂梁的單體液壓支柱；③充填空間維護的單體液壓支柱應維持在2～6排，沿工作面推進方向，單體液壓支柱間應帶鉸接頂梁，單體液壓支柱排距與工作面推進距離一致，平均為600mm。除最靠近端頭支架的1～2排外，每排單體液壓支柱為5根，相鄰兩根之間的間距為800mm；④當單體液壓支柱的排數達到6排時，立即進行支設木垛和充填矸石的工作；⑤支設木垛前，先沿工作面推進方向，在支設木垛的空間上方架設兩根2.4m長木頂梁，兩梁間距為1.6m，并分別用兩根單體液壓支柱抬住兩根頂梁，然后拆除兩梁中間的單體液壓支柱及鉸接頂梁。沿垂直于工作面推進方向架設兩根2.2m長木頂梁，兩梁間間距為2.0m，并分別用兩根單體液壓支柱抬住兩根頂梁。⑥木垛架設前，用木支柱替換采空區(qū)側的單體液壓支柱，或在打單體液壓支柱時，在這些位置的單體液壓支柱直接用木支柱替代，但支設時一定要有力；⑦在兩組頂梁的保護下，立即架設木垛，并接住前面用單體液壓支柱抬住的頂梁；⑧為提高木垛的穩(wěn)定性，在架設木垛的過程中，隨木垛的架設，不斷用袋裝矸石填實木垛中間及周圍空間，見圖2；⑨木垛架設后，邊拆除木垛與幫間的兩列單體液壓支柱，邊用袋裝矸石填實木垛與幫間的空間。

4 結語

（1）沿空留巷后留巷內巷道頂幫保留基本完整，留巷長度300m，巷道斷面保證在9m2左右，滿足留巷作為回風巷斷面的要求，同時縮短了2個月巷道掘進時間，緩解了工作面接替緊張局面。

（2）此種簡易留巷方案，工作面后方采用木垛+袋裝矸石進行留巷，原材料易獲取，成本低投入少，有一定成效，為鄭州礦區(qū)“三軟”煤層綜放沿空留巷支護技術提供寶貴經驗

（3）留巷后由于受礦壓的作用，留巷內多處巷道底鼓嚴重，留巷在使用前需重新進行臥底。

（4）留巷后由于受頂板及采空區(qū)側壓力影響，留巷內巷道下幫U型鋼腿有部分蜷縮變形嚴重，在使用前需重新進行擴修。

（5）沿空留巷的頂板下沉量與巷道寬度成正比，靠采空區(qū)的頂板下沉量比靠煤壁處的頂板下沉量要大一倍左右，直接頂明顯地向采空區(qū)傾斜，傾斜度一般在4-7°。

（6）留巷期間的通風問題解決需要采取邊界上山的回風方式。

參考文獻

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作者簡介：王建偉（1969—），男，河南新密人，工程師，1991年畢業(yè)于焦作煤校，現任白坪煤業(yè)總工程師