沿空留巷技術(shù)及其應用

　　1　沿空留巷的特點
　　1.1沿空留巷礦壓顯現(xiàn)特點
　　沿空巷道如同停采的工作面，其頂板活動規(guī)律與采場有不同之處，也有相同之處。它們之間的不同點在于采場頂板。相同點在于都是處在一側(cè)是煤體，另一側(cè)是采空區(qū)的特殊地段，而且老頂破斷后巖塊形成的結(jié)構(gòu)也類似。沿空留巷圍巖的失穩(wěn)機理有如下四種。
　　(1)切頂失穩(wěn)。
　　沿空巷道煤幫無論是老頂斷裂前呈“懸臂梁”結(jié)構(gòu)，煤幫作為懸臂梁的唯一支撐點，還是斷裂后呈“砌體梁”結(jié)構(gòu)，作為兩個支撐點中的一個均承受著老頂及上覆巖層較為集中的支承壓力，致使煤幫產(chǎn)生嚴重的變形和破裂，導致老頂沿煤幫切落，發(fā)生切頂失穩(wěn)。
　　(2)回轉(zhuǎn)失穩(wěn)。
　　隨著工作面的推進，老頂在從“懸臂梁”到“砌體梁”結(jié)構(gòu)的形成過程中，老頂?shù)臄嗔雅c下沉是不可抗拒的。正是由于老頂斷裂形成的巖塊B的回轉(zhuǎn)和下沉，使巖塊c成為巖塊B的另一個支撐點。如果開采的煤層厚度大，偽頂、直接頂厚度小，煤層回采后冒落的矸石少、充填高度低。巖塊c的下沉空間便會很大，致使巖塊c與巖塊A之間的高差增大，巖塊B的傾斜增大，巖塊B與巖塊C不能鉸按形成“砌體梁”結(jié)構(gòu)，導致巖塊B以　煤幫側(cè)為支撐點，發(fā)生回轉(zhuǎn)失穩(wěn)。
　　(3)破斷失穩(wěn)(垮冒失穩(wěn))。
　　在煤幫和巖塊C兩個支點能支撐起老頂?shù)臅r候，如果留巷巷道寬，老頂受斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響不完整或者厚度小、巖層差，老頂承載不了自身及上覆巖層的載荷，將會在巷道上方斷裂，產(chǎn)生破斷失穩(wěn)。由于老頂破斷的同時，偽頂和直接頂也隨著冒落下來，因而又稱作垮冒失穩(wěn)。
　　(4)冒落失穩(wěn)。
　　巷道頂板受強烈的掘進和采動影響，特別是在超前支壓和采空支壓的疊加作用下，導致偽頂、直接頂發(fā)生較大的位移和變形，與老頂產(chǎn)生離層，在巖塊B的回轉(zhuǎn)擠壓下發(fā)生冒落失穩(wěn)。
　　1.2沿空留巷支護技術(shù)
　　沿空留巷的關(guān)鍵是沿空一側(cè)巷旁支護體的材料和性能的選擇，要求增阻速度快，并具有合理的支護阻力能切落一定高度的頂板，具有較大的變形量適應沿空留巷劇烈變形，同時希望巷旁支護成本低廉。
　　(1)沿空留巷巷旁支護技術(shù)。
　　①傳統(tǒng)的巷旁支護技術(shù)。
　　傳統(tǒng)的巷旁支護有木垛、密集支柱、矸石帶等，存在支護阻力、可縮性等力學性能與沿空留巷圍巖變形不相適應、密閉性能差和機械化程度低等缺點。所以長期以來我國沿空留巷基本應用在條件較好的薄及中厚煤層，條件困難或厚煤層中難以發(fā)展，多采用沿空掘巷。
　?、谙锱灾ёo新技術(shù)。
　　我國煤礦已普遍采用高水材料與膏體充填材料，同時，將它應用巷旁支護上，形成巷道支護的新材料。它支護阻力大、增阻速度快、適量可縮，巷道維護效果好，機械化整體構(gòu)筑巷旁支護對采空區(qū)密閉性好、勞動強度小。
　　(2)沿空留巷控制技術(shù)。
　　沿空留巷的支護主要包括巷內(nèi)基本支護(即掘進期間的錨桿、錨索支護或架棚支護)和回采、留巷期間的加強支護兩部分。
　　①巷內(nèi)基本支護。
　　巷內(nèi)基本支護主要是加固煤幫和維護留巷巷道上方頂板的完整性，防止切頂和冒落失穩(wěn)。同時結(jié)合動壓范圍內(nèi)采取臨時輔助加固措施，防止階段性頂板垮冒。由于留巷巷道受力集中、采掘擾動大，造成圍巖松動圈和位移量大，支護難度大，為保持沿空留巷的穩(wěn)定性，降低圍巖的位移量和松動圈厚度，必須從提高圍巖強度和改善圍巖受力狀態(tài)兩方面著手。
　　②巷旁加強支護。
　　巷旁支護雖不能控制頂板巖層的活動趨勢，但可以J3bpM7M21MnLrQzBo5oF1A==與巖塊C一起或代替巖N8lWBeaO3NOm0OVnnUeg1g==塊C成為采空區(qū)側(cè)的支撐點，與老頂圍巖形成“簡支梁”結(jié)構(gòu)。而且巷旁支護如果初撐力大、支護及時，不僅可以阻止巖塊A與巖塊B的斷裂，而且能過早地分擔老頂和上覆巖層的載荷，降低煤幫的負擔，有效控制老頂?shù)幕剞D(zhuǎn)失穩(wěn)，同時也有助于控制切頂失穩(wěn)。因此，巷旁支護既要滿足承載性能的要求，又要與快速推進的工作面相適應。
　　2　沿空留巷技術(shù)的應用
　　2.1屯蘭煤礦
　　山西焦煤西山煤電集團有限責任公司屯蘭礦為典型的高瓦斯礦井，2010年該礦在18205軌道巷進行了沿空留巷工業(yè)性試驗研究。18205綜采工作面開采8#煤層，煤層具有爆炸性，自然發(fā)火類型為Ⅱ類，屬易自燃煤層；工作面瓦斯絕對涌出量32.9m³／min，相對涌出量8.28m³／t；煤層厚度為2.3m～3.74m；煤層傾角4°-6°，巷道埋藏深度為422m。據(jù)統(tǒng)計，工作面每回采2000m，因留煤柱滯留焦煤19.5萬t，經(jīng)濟損失約1億元。
　　巷道基本支護采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護方式，采用混凝土膏體材料充填沿空留巷，填充方法為進三刀充填一次，每次充填長度為2.4m，充填寬度為2.5m，充填體在軌道巷內(nèi)的寬度為0.9m，在采空區(qū)的寬度為1.6m。采用在充填體內(nèi)放置鋼筋網(wǎng)的方法對充填體自身進行加固。安裝KZL-300頂板離層自動監(jiān)控系統(tǒng)，離層儀安設長度350m，10個觀測站，進行24h監(jiān)測，并且布置巷道表面位移觀測站。沿空留巷的頂板離層通常為27mm左右，最大值為41mm。
　　2.2陶一礦
　　邯鄲礦業(yè)集團陶一煤礦生產(chǎn)能力為700kt／a，主采2號煤層，目前除九采區(qū)下山保護煤柱具有可采儲量150kt左右以外，七采區(qū)是最后一個接替采區(qū)，可采儲量約2.8M，t煤炭資源十分緊缺，采掘銜接十分緊張，同時深部瓦斯涌出量不斷增高。以陶一礦12701綜采工作面運巷沿空留巷試驗研究為主進行分析。
　　3　結(jié)語
　　沿空留巷技術(shù)的成熟，易于解決采掘緊張關(guān)系，并對于高瓦斯礦井，可以現(xiàn)現(xiàn)“Y”型通風，減少瓦斯在上隅角的集聚。井能實現(xiàn)無煤柱開采，提高了煤炭采出