張建國(guó)

摘要：近年來(lái)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)煤礦開采技術(shù)日益發(fā)展。雖然煤礦企業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了無(wú)煤柱開采沿空留巷技術(shù)，但在應(yīng)用中仍存在許多不足。即在工作面回采過(guò)程中，通過(guò)有效的巷旁支護(hù)和巷內(nèi)支護(hù)技術(shù)，將本工作面的回采巷道保留下來(lái)，本文首先總結(jié)了沿空巷擋矸技術(shù)，然后分析了當(dāng)前沿空留巷技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在的不足，最后提出了在煤礦開采中應(yīng)用沿空留巷技術(shù)的有效措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：煤礦開采沿空留巷技術(shù)

如今，我國(guó)煤礦開采技術(shù)種類繁多，技術(shù)水平不統(tǒng)一。一些煤礦采煤技術(shù)主要包括爆破、裝煤、運(yùn)輸和支護(hù)。有些地區(qū)的礦山地質(zhì)條件不穩(wěn)定，導(dǎo)致采礦環(huán)境非常惡劣。如何在復(fù)雜地質(zhì)條件的開采環(huán)境下，綜合運(yùn)用智能方法和開采技術(shù)，按照先進(jìn)的開采技術(shù)完成煤礦開采，不僅可以節(jié)省時(shí)間和人力，而且還可以提高煤礦開采的可靠性，這是目前亟待解決的問(wèn)題。

1 概述沿空留巷技術(shù)

沿空留巷技術(shù)是無(wú)煤柱開采技術(shù)的一大發(fā)展方向，在無(wú)煤柱的煤礦巷道開采中應(yīng)用廣泛，該技術(shù)是通過(guò)對(duì)沿空巷道鄰近采空區(qū)的頂板進(jìn)行雙向張拉聚能爆破，主動(dòng)切斷頂板，在沿空巷道和采場(chǎng)側(cè)向頂板之間形成一條切縫結(jié)構(gòu)面，動(dòng)壓來(lái)臨時(shí)，通過(guò)巷內(nèi)支撐、巷旁切縫、采場(chǎng)覆巖變形壓力擠壓的共同作用，促使側(cè)向頂板巖層沿切頂線位置及時(shí)斷裂垮落，使得沿空巷道頂板形成短臂梁結(jié)構(gòu)，消除了傳統(tǒng)可傳遞采場(chǎng)巖層移動(dòng)變形壓力的巖梁結(jié)構(gòu)，避免了采場(chǎng)巖層移動(dòng)變形向沿空巷道圍巖傳遞壓力的作用，減小了沿空巷道支護(hù)荷載和變形量，同時(shí)，切落的矸石充填了采空側(cè)巷幫，隔斷老塘，切落矸石又碎漲充填采空區(qū)，支撐上位巖層，限制上覆巖層繼續(xù)回轉(zhuǎn)和下沉變形，實(shí)現(xiàn)沿空巷道穩(wěn)定。由于其具有重要的利用價(jià)值，國(guó)內(nèi)外關(guān)于沿空留巷支護(hù)技術(shù)在煤礦開采中應(yīng)用的相關(guān)研究正在積極開展，目前已取得顯著成效。

2 當(dāng)前沿空留巷技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中的不足

2.1 支架技術(shù)不先進(jìn)

在以往的煤礦開采中，通常采用支護(hù)防護(hù)技術(shù)對(duì)井下巷道進(jìn)行加固，可以保證采掘工作的正常進(jìn)行。然而，這種支撐保護(hù)形式適用于煤層埋藏不深的地表。如果礦井較淺，很容易給支護(hù)帶來(lái)很大壓力。如果礦井煤層埋藏較深，支架的可靠性和安全性將大大降低。對(duì)于大型礦山，需要大量的支架，這也制約了大型礦山開采中支架防護(hù)的安全使用。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，傳統(tǒng)的支護(hù)保護(hù)暴露出越來(lái)越多的問(wèn)題，如：施工難度大、類型復(fù)雜等，這根本不能滿足當(dāng)前開采煤礦的實(shí)際需要。

2.2 煤矸石堆法的開采效率普遍不高

由于煤矸石堆法具有生產(chǎn)成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，煤礦企業(yè)被廣泛應(yīng)用于礦井頂板支護(hù)。但就煤礦而言，煤矸石缺乏一定隔離可靠性，開采煤礦經(jīng)常發(fā)生頂板下沉，不能滿足安全運(yùn)行的相關(guān)要求，也不能保證煤礦開采的工作水平和工作質(zhì)量。此外，煤矸石堆法不先進(jìn)，在實(shí)際開采中很可能會(huì)損失大量的物質(zhì)資源和人力資源。然而，與其他方法相比，煤矸石堆法的生產(chǎn)成本不高，現(xiàn)階段在我國(guó)許多煤礦廣泛使用，這在很大程度上阻礙了中國(guó)煤礦的穩(wěn)定有序發(fā)展。

3 沿空留巷新技術(shù)在煤礦開采中應(yīng)用的有效措施

3.1 巷旁支護(hù)及擋矸封閉設(shè)計(jì)

（1）巷旁擋矸措施 為了防止周期來(lái)壓時(shí)頂板垮落巖石沖入巷道，工作面支架后方采用可縮 U 型鋼支架、單體液壓支柱及單層菱形網(wǎng)+噴漿組成的聯(lián)合擋矸支護(hù)形式。U 型鋼垂直巷道布置，頂端焊接 Φ40mm*200mm 的圓鋼，圓鋼彎斜角 15°，與炮孔傾角一直，以便將其插入炮孔內(nèi)，并能保持 U 鋼點(diǎn)柱直立。

（2）鋼管砼支護(hù)原理 鋼管混凝土是指將混凝土、輕骨料混凝土灌入鋼管而形成的一種組合材料，一方面由于鋼管臨界承載力極不穩(wěn)定，在鋼管中充填混凝土形成鋼管混凝土，混凝土的存在可以避免或延緩薄壁鋼管過(guò)早發(fā)生屈曲，另一方面，鋼管約束了混凝土，在軸心受壓荷載作用下，混凝土三向受壓，延緩了其縱向開裂，因此，通過(guò)兩種材料的組合彌補(bǔ)了彼此的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮了彼此的長(zhǎng)處，從而使鋼管混凝土具有很高的承載力，其極限承載力高于組成鋼管混凝土的鋼管和核心混凝土承載力之和，并且使得混凝土的塑性和韌性性能大為改善。

（3）老塘側(cè)封閉措施 為防止巷旁采空區(qū)漏風(fēng)，沿空留巷與采空區(qū)內(nèi)有害氣體串通，需對(duì)切落矸石幫進(jìn)行快速封閉。在單層菱形網(wǎng)內(nèi)側(cè)掛紗網(wǎng)，待切頂留巷礦壓顯現(xiàn)結(jié)束，圍巖變形終止以后，及時(shí)對(duì)巷旁切落矸石幫進(jìn)行噴漿封閉施工，噴完以后，定期觀察，發(fā)現(xiàn)噴層開裂部位及地段，應(yīng)當(dāng)及時(shí)實(shí)施二次復(fù)噴。

3.2 認(rèn)真做好事先支護(hù)沿空留巷工作

在實(shí)際開采中，為了保證支護(hù)效果，有必要提前做好支護(hù)工作，也就是說(shuō)，在采煤工作面設(shè)備安裝之前需要對(duì)沿空留巷頂板進(jìn)行恒阻器+鋼帶+高強(qiáng)錨索支護(hù)。并提前做好預(yù)裂切縫孔爆破工作，對(duì)于沿空順槽巷道圍巖壓力的控制，主要采用深孔預(yù)裂爆破技術(shù)和深孔切縫爆破技術(shù)，在沿空順槽走向切縫和傾向預(yù)裂，實(shí)現(xiàn)對(duì)覆巖移動(dòng)、斷裂變形壓力的卸載和轉(zhuǎn)移，達(dá)到卸壓的目的。

3.3 不斷完善安全事故預(yù)防策略

3.3.1 瓦斯通風(fēng)技術(shù)措施。當(dāng)頂板堅(jiān)硬時(shí)，會(huì)出現(xiàn)局部切頂后矸石垮落不充分，造成沿空側(cè)向頂板卡住無(wú)法下落，造成巷旁出現(xiàn)無(wú)法充填的空洞，造成瓦斯聚集空間和采空區(qū)漏風(fēng)通道，對(duì)此首先采取局部?jī)A向孔松動(dòng)炮爆破挑頂，然后采取以下封堵措施：

（1）對(duì)于輕微，空區(qū)面積小的地方，采用局部掛設(shè)當(dāng)風(fēng)簾封閉，并及時(shí)檢測(cè)區(qū)

域瓦斯含量，制定好預(yù)案措施;

（2）對(duì)于局部空洞范圍較大，則需采取局部充填矸石進(jìn)行封堵，主要采用起底

矸石裝入蛇皮袋，碼袋充填;

（3）對(duì)于局部漏風(fēng)、自然傾向的煤層，則需采取微膠囊阻化劑緩釋泡沫高分子

發(fā)泡材料進(jìn)行封閉;

3.3.2 留巷期間防漏風(fēng)安全措施。為防范采空區(qū)漏風(fēng)導(dǎo)致的災(zāi)害，結(jié)合產(chǎn)生漏風(fēng)需要同時(shí)具備兩個(gè)基本條件，一是存在漏風(fēng)通道，二是漏風(fēng)通道兩端存在風(fēng)壓差，制定如下安全保障技術(shù)：

（1）減風(fēng)降壓技術(shù)措施所謂減風(fēng)降壓技術(shù)，就是在回采工作面及回風(fēng)順槽有毒有害氣體濃度不超限的前提下，盡量減少回采工作面的供風(fēng)量，從而減少回采工作面的風(fēng)速和回采工作面上下兩端的風(fēng)壓差，以達(dá)到減少往采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)量。

（2）隅角封堵技術(shù)措施上述可知，切頂留巷開采時(shí)，漏風(fēng)將主要集中在進(jìn)風(fēng)隅角和工作面與留巷所圍成的 15m 三角區(qū)內(nèi)。為改變進(jìn)風(fēng)流在隅角處流向，避免進(jìn)風(fēng)流垂直射入進(jìn)風(fēng)隅角和采空區(qū)，在工作面支架后留巷段 0～15m 范圍內(nèi)懸掛風(fēng)帳，降低三角區(qū)漏風(fēng)量

總之，采空區(qū)側(cè)沿空留巷技術(shù)在我國(guó)煤礦企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)不僅可以增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，而且可以保證煤礦開采的可靠運(yùn)行，不會(huì)威脅到采礦人員的健康。因此，為了更好地促進(jìn)我國(guó)煤礦企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，礦山企業(yè)必須提高機(jī)械化的應(yīng)用能力，積極創(chuàng)新采煤方法，在沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用中，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：中煤第一建設(shè)有限公司山不拉煤礦）