楊巨忠

（汾西礦業(yè)中興煤礦，山西 交城 030500）

隨著采煤工作面推進速度的不斷增加，對回采巷道成巷速度有更高要求，傳統的雙巷掘進方式難以適應高強度開采需要，同時留設的護巷煤柱造成大量寶貴煤炭資源浪費[1-2]。沿空留巷成巷速度快，極大地緩解了采掘接替緊張局面，在煤炭開采中應用逐漸廣泛[3]。中興礦1204下工作面位于2號煤層采空區(qū)下，采面與上覆采空區(qū)間距在4m以內，由于2號煤層開采，造成1204下采面頂板破碎，若1204下采面采用傳統雙巷掘進方式，則存在巷道圍巖控制困難、掘進速度低下問題，因此，中興礦在1204下工作面材料巷采用高水充填材料沿空留巷技術，取得顯著應用成果。

1 概況

1204下工作面埋藏深度在620m，采面開采2下煤層，煤層平均厚度2.0m，含有1～2夾矸，平均傾角11°，2下煤層與上覆2煤間距約3.6m。采面上覆有厚度1.3m頁巖偽頂，呈現灰黑色，遇水容易膨脹；其上為厚度0.8m的砂質頁巖、厚度0.9m的砂巖；直接底為厚度0.3m砂質泥巖、厚度1.4m的砂質頁巖。

1204下工作面北側為1202下采面采空區(qū)，南側為規(guī)劃的1206下采面（實體煤），東側為一采區(qū)皮帶巷，西側為井田邊界，見圖1。將1204下材料巷保留下來為臨近的1206下采面生產服務，可以減少巷道掘進工程量，提高開采效率。

2 1204下工作面材料巷巷道支護

1204下工作面材料巷位于2號煤層采空區(qū)下，2號煤層回采工作面開采時造成1204下工作面頂板破碎，呈現塊狀，在采面開采礦壓影響下，巷道容易出現冒頂。采用U型鋼棚對頂板巖層進行支護，并結合錨桿+短預應力錨索，提升圍巖穩(wěn)定性，支護設計見圖1。

3 高水速凝材料巷旁充填工藝

沿空留巷是將上區(qū)段回采巷道保留下來以供下區(qū)段采面開采使用，從而實現減少回采巷道掘進工作量、提升煤炭采收率目的。由于巷道留設在采空區(qū)后方，受采空區(qū)覆巖層下沉影響，留巷圍巖變形量大，可以采用巷旁高水充填留巷方式，減少巷道圍巖變形[4-5]。

圖1 1204下材巷支護方式

3.1 充填設備

高水充填材料作為一種具有早期強度高、凝結速度快、支撐阻力高的材料，在井下沿空留巷巷旁充填體中應用效果顯著，在江蘇徐州、河南焦作、河北邢臺等多個礦區(qū)實現成功應用。巷旁充填參數根據中興礦1204下工作面地質條件以及采面推進速度綜合確定。充填體寬度設計為2.5m，高度即為巷高3.0m，每班充填距離為3.5m，采用的高水充填材料水灰比1.5:1。

采用高水充填材料進行巷旁充填時，需要將A、B兩種材料均勻混合并等量灌注到充填袋內，方可使其強度得以有效發(fā)揮。因此，在1204下工作面高水充填材料灌注時采用2ZBSB8～1.1/6-22注漿泵，并配合使用JB-1000攪拌桶。2ZBSB8～1.1/6-22注漿泵雙缸獨立運行，能夠進行雙液注漿，且注漿速度可調節(jié)。具體2ZBSB8～1.1/6-22注漿泵性能參數見表1。

表1 2ZBSB8～1.1/6-22型雙液注漿泵性能

3.2 充填工藝

井下沿空留巷進行巷旁充填時可以分為三個環(huán)節(jié)，具體如下：

（1）材料準備

首先需要將當天充填所需材料搬運至存放點，并在充填泵站將A材料在1～2號、B材料在3～4號攪拌桶攪拌，5～6號攪拌桶備用。當1號、3號攪拌桶給2ZBSB8～1.1/6-22注漿泵供液時，2號、 4號攪拌桶加水，準備替換1號及3號攪拌桶，從而避免注漿中斷。

（2）充填點頂板臨時支護及充填袋布置

在井下巷旁充填點，根據已經灌注好的充填體快速定位充填位置，并對充填點位置進行臨時支護。后續(xù)進行浮煤清理以及充填袋吊掛工作，并在充填袋內穿入鋼筋，提高充填體強度。

（3）充填點充填

在完成材料準備、充填點臨時支護以及布置好充填袋后，派專人進行檢查，合格后通知注漿泵開啟進行充填。充填點出料口均勻流出A、B料漿液后，將混合液放入充填袋內進行充填。具體工藝及流程見圖2。

為了便于充填體成型，并提升充填體強度，采用鋼筋網作為成型模板。為了提升充填袋強度，避免充填體使用過程中出現較大的側向變形，在充填體內加入對拉錨桿。具體采用的充填體成型及加固錨桿布置見圖3。采用上述布置方式可以進一步加固充填體，約束其側向變形。

圖2 巷旁充填基本工藝流程圖

圖3 充填體成型及加固示意圖

3.3 巷內加強支護

巷內加固分為超前加固、充填點加固以及工作面后方加固三個階段。

（1）超前加強支護

1204下材巷超前支護范圍不得少于30m，材料巷超前支護采用ZT2×3200/15/30型超前支護支架，巷道兩側各安裝2組，共4組，長度為25m，剩余5m采用π型鋼（長度3.6m），并配合單體支柱進行邁步式支護，支護結構為一梁兩柱。

（2）充填點的臨時支護

① 在1204下工作面機尾臨時支護采用螺紋鋼錨桿（Φ20×2200mm）、W鋼帶以及鋼絲網進行壓網支護；

② 機尾錨桿施工完成后，拉移排頭支架，在排頭支架尾部距采空區(qū)側2700mm使用1m的π型梁+單體液壓支柱構成“一梁二柱”進行臨時支護；

③ 在支架尾采用π型鋼、單體支柱構成“一梁三柱”支護。

（3）工作面后方加強支護

在1204下工作面后方150m距離內采用單體支柱并配合鉸接頂梁進行加強支護，防止采空區(qū)覆巖移動對留巷造成較大影響，減少圍巖變形量。具體巷內加強支護見圖4。

圖4 巷內加強支護分布圖

4 應用效果

1204下工作面材料巷采用高水充填材料沿空留巷技術，隨著1204下工作面推進，對沿空留巷圍巖變形進行為期45d觀測。在整個觀測周期內，巷道頂板、底板及巷道變形量變化呈現出先快速增加后趨于穩(wěn)定趨勢。在變形觀測結束時，巷道頂、底板以及巷幫圍巖變形量穩(wěn)定在78mm、94mm，巷道圍巖變形得以有效控制。具體現場留巷情況見圖5。

5 結語

（1）1204下工作面采用高水充填材料沿空留巷技術后，采面多回采25m煤柱，煤炭采收率提升10%以上，巷道后期的掘進、維護費用降低30%以上，緩解了采面接替緊張局面，取得了顯著經濟效益。

（2）針對1204下工作面頂板圍巖破碎問題，具體給出了材料巷支護方案、留巷超前支護、充填點臨時支護以及采面后方加強支護方案。