翟彥良

（山東能源新礦內(nèi)蒙古能源有限公司長城三號(hào)礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 工作面概況

1905S工作面為長城三礦首采區(qū)第一個(gè)工作面，該工作面位于首采區(qū)南翼，工作面走向長2100m，傾斜長平均為290m；傾角在13°～16°之間，平均傾角14.5°。厚度3.5m～4.5m，平均厚度4m,可采儲(chǔ)量326萬噸，賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡單，采用走向長壁后退式開采。采礦工藝為綜合機(jī)械化開采，一次采全高，全部垮落法管理頂板?；仫L(fēng)巷從切眼開始采用沿空留巷技術(shù)控制頂板。

2 沿空留巷技術(shù)分析

為提高資源回收率，減少掘進(jìn)巷道工程量，在1905S工作面回風(fēng)巷采用沿空留巷技術(shù)。

（1）沿空留巷地質(zhì)條件，1905S工作面回風(fēng)巷埋深398.1m～494.2m，回風(fēng)巷直接頂為深色灰?guī)r，質(zhì)較純，堅(jiān)硬，少量裂隙發(fā)育，厚1.5m～2.3m，平均厚度1.7m，基本頂為粉砂巖，深灰色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀、層狀構(gòu)造，夾雜細(xì)砂巖薄層，局部含泥質(zhì)，厚度6.2m。直接底主要為細(xì)砂巖，局部為粉砂巖，細(xì)砂巖呈灰色至灰白色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，較硬，整體性好，厚度3.5m。

（2）沿空留巷巷道支護(hù)概況，巷道沿礦層頂板掘進(jìn)，巷道采用錨網(wǎng)帶支護(hù)，支護(hù)狀況較好，為梯形斷面，S凈=19.82㎡。巷道采用22×L2400mm等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿，WD280/3型W鋼帶壓雙向拉伸塑料網(wǎng)。頂板錨桿間排距1200×1200mm；兩幫錨桿間排距1200×1200mm。上幫使用4頁單孔W護(hù)板，下幫使用3頁單孔W護(hù)板，上、下兩肩窩及巷道底板使用異形托盤。

（3）沿空留巷礦壓觀測，巷道頂板離層監(jiān)測，頂板失穩(wěn)往往造成冒頂事故，頂板的穩(wěn)定性是各類巷道圍巖穩(wěn)定性判定的核心，在錨網(wǎng)索支護(hù)巷道中更是如此。及時(shí)掌握巷道頂板在錨固范圍之內(nèi)與錨固范圍之外的離層情況，同時(shí)還可為完善支護(hù)參數(shù)提供依據(jù)。錨索受力監(jiān)測是錨索錨固力監(jiān)測和錨索載荷監(jiān)測。通過儀器監(jiān)測錨索的受力情況，以及時(shí)了解錨索的工作狀態(tài)以及鋼絞線與恒阻器的相對位移量。單體支柱（或超后支架）受力及縮量監(jiān)測，切頂成巷內(nèi)單體支柱（或超后支架）的受力可間接反映巷道的穩(wěn)定情況。當(dāng)巷道穩(wěn)定后，受力及壓縮量幾乎不再發(fā)生變化或在很小的范圍內(nèi)波動(dòng)。同時(shí)通過對單體（或超后支架）受力及壓縮量的監(jiān)測可與錨索監(jiān)測相互對應(yīng)，為支護(hù)設(shè)計(jì)及巷道穩(wěn)定性判斷提供參考。沿空側(cè)采空區(qū)頂板矸石垮落后形成巷幫，在礦山壓力的作用下逐漸壓實(shí)，在壓實(shí)的過程中巷幫側(cè)向壓力與巷旁支護(hù)相互作用。通過對巷幫側(cè)向壓力的監(jiān)測，掌握巷幫側(cè)向壓力變化規(guī)律，為后續(xù)巷旁支護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供依據(jù)。

3 沿空留巷方案

通過1905S工作面回風(fēng)巷的圍巖特性和原巷道支護(hù)概況，巷道承載來自超前支撐壓力、傾向支撐壓力、頂板垮落載荷及上覆巖層壓力這幾個(gè)方面，工作面采用“切頂卸壓+恒阻大變形錨索支護(hù)”為主體的設(shè)計(jì)方案，通過預(yù)裂切縫爆破，在局部范圍切斷工作面頂板應(yīng)力傳遞，減弱巷道頂板壓力，且預(yù)裂爆破能夠很好地保護(hù)巷道頂板完整性。利用恒阻大變形錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，控制頂板下沉，使所留巷道圍巖能夠最大限度地發(fā)揮自身承載作用，減少巷道變形，保證留巷效果。

（1）超前支護(hù)區(qū)（工作面前方0m～30m）此段巷道位于工作面超前采動(dòng)影響區(qū)，需要超前加強(qiáng)支護(hù)。結(jié)合工作面現(xiàn)有設(shè)備條件，超前工作面0m～30m采用單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁進(jìn)行超前支護(hù)，單體支柱采用中懸支設(shè)。

（2）架后臨時(shí)支護(hù)區(qū)（架后0m～200m）此段巷道位于工作面滯后影響區(qū)，受動(dòng)壓影響明顯，巷道頂板壓力較大?？紤]到礦區(qū)實(shí)際情況，架后臨時(shí)支護(hù)采用“單體液壓支柱+鉸接頂梁+U型鋼+π型鋼+鋼筋網(wǎng)”的聯(lián)合支護(hù)形式。

靠近切縫側(cè)，由于工作面頂板的垮落會(huì)對巷道側(cè)頂板有一定的摩擦下墜作用，因此需要對頂板加強(qiáng)支護(hù)。為了防止采空區(qū)的矸石躥入巷道，同時(shí)需要擋矸支護(hù)。其中單體間排距1000mm×1000mm，分布于切頂側(cè)恒阻錨索里側(cè)，采用鉸接頂梁，沿走向布設(shè)。每隔1m布設(shè)一垂直走向π型梁棚。

（3）成巷穩(wěn)定區(qū)（架后200m之后）此段巷道受采動(dòng)影響很小，頂板下沉量及單體支柱的壓力變化很小，可認(rèn)為該區(qū)域已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，可將臨時(shí)支護(hù)單體撤掉，保留U型鋼進(jìn)行擋矸，并保留每5米一組一梁二柱補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

4 施工工藝

采用恒阻錨索+切頂卸壓+U型鋼+鋼筋網(wǎng)+噴漿聯(lián)合支護(hù)的留巷施工工藝。

（1）錨索施工：采用恒阻大變形錨索加固巷道，并在切縫側(cè)沿著巷道走向添加W鋼帶提高整體支護(hù)性能，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際試驗(yàn)采用注漿錨索替換切頂眼處恒阻大變形錨索進(jìn)行支護(hù)，增加錨索支護(hù)效果。

（2）頂板預(yù)裂鉆孔及預(yù)裂爆破施工：在工作面回采前，在保證切眼位置前≥20m進(jìn)行恒阻大變形錨索加固下，對切眼位置進(jìn)行爆破預(yù)裂切縫，以保證切眼附近頂板跨落較完全，形成較可靠的新幫部。

（3）擋矸支護(hù)：工作面每推進(jìn)0.5m，平行支架進(jìn)行擋矸支護(hù)，相鄰U型鋼棚腿使用連桿連接。待U型鋼梁及擋矸網(wǎng)安設(shè)完成后，按照間距1.2m支設(shè)π型鋼，π型鋼按“一梁三柱”打設(shè)單體支柱，單體支柱間距1600mm、2200mm；保證單體活柱可縮量大于200mm。在靠近采空區(qū)側(cè)從頂板掛設(shè)金屬菱形網(wǎng)、擋風(fēng)簾，外側(cè)擋設(shè)金屬骨架網(wǎng)，金屬菱形網(wǎng)、擋風(fēng)簾及金屬骨架網(wǎng)用木仨及U型棚將其緊固；單U型鋼頂板加木楔，做到穿頂入底，防止支柱及U型鋼滑動(dòng)。為防止漏風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生，采取在鋼筋網(wǎng)與U型鋼之間鋪設(shè)風(fēng)筒布，高度接頂接底，上下各超出30cm，超出部分分別固定到頂?shù)装?，并進(jìn)行有效封閉。風(fēng)筒布搭縫處寬度30cm，固定后亦進(jìn)行封閉處理。

（4）噴漿：待頂板垮落并穩(wěn)定后，對垮落不充分的地方進(jìn)行填充，整理巷道形狀滿足使用要求，進(jìn)行噴漿工作，保證巷道穩(wěn)定。

5 應(yīng)用情況與效果

通過實(shí)施恒阻錨索+切頂卸壓+U型鋼+鋼筋網(wǎng)+噴漿聯(lián)合支護(hù)的留巷施工工藝，使巷道成功留巷1300米，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。提高了資源回收率，減少了巷道掘進(jìn)量，緩解工作面接替時(shí)間，節(jié)約施工成本。

6 結(jié)語

沿空留巷是提高資源回收率有效技術(shù)，必須重視研究沿空留巷圍巖變形及支護(hù)措施，根據(jù)采高、直接頂與圍巖性質(zhì)等達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用科學(xué)合理的支護(hù)措施，使直接頂下沉不離層，壓力釋放而穩(wěn)定，保障沿空留巷安全生產(chǎn)。