新三礦中厚煤層巷旁充填沿空留巷實(shí)踐

文/索劍

沿空留巷是采煤技術(shù)上的一項(xiàng)重大變革，它具有煤炭資源回收率高、巷道掘進(jìn)率低、采掘銜接合理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，是我國煤炭開采的重要技術(shù)發(fā)展方向。

一、留巷工作面概況

冀中能源峰峰集團(tuán)新三礦162506工作面平均埋深562m，位于-390東翼下山北翼，北至DF1斷層；東至F13斷層，西至本工作面運(yùn)料道；南至東回風(fēng)下山保護(hù)煤柱。工作面地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，掘進(jìn)時(shí)揭露11條斷層。工作面煤層為向斜構(gòu)造，煤層走向NW30°～NW60°，傾向 NE，傾角 6～15o，平均為9o，煤層厚度 2.5～4.3m，平均3.1m，煤層較穩(wěn)定，屬Ⅲ類不易自燃煤層。

162506工作面主采2#煤層，2#煤直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為3.07m；老頂為中砂巖，厚度為7m，直接底為粉砂巖，厚度為4.34m，老底為細(xì)砂巖，厚度為7.6m。工作面推過后，保留原162506工作面的運(yùn)料道、溜子道，兩巷留巷長度分別為1000m。

二、沿空留巷的巷道支護(hù)方法

1.基本支護(hù)

基本支護(hù)是指工作面正?；夭蛇^程中沿空留巷的支護(hù)，正常時(shí)采用錨網(wǎng)帶支護(hù)。其支護(hù)參數(shù)為：頂錨桿為Φ20×2000mm，3.4m寬巷道設(shè)計(jì)間排距為750×800mm，4.2m寬巷道設(shè)計(jì)間排距為780×800mm，錨桿呈矩形布置，安裝兩支錨固劑（CK2335），設(shè)計(jì)錨固力64KN，預(yù)緊扭矩不小于100N.m；幫錨桿采用Φ18×1800mm的左旋螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，設(shè)計(jì)間排距均為800×800mm， 呈矩形布置，每排4根，最上一根錨桿距頂板 200mm，最下一根錨桿距底板500mm，安裝一支錨固劑（CK2835）， 設(shè)計(jì)錨固力50KN，預(yù)緊扭矩不小于80N.m；錨索采用Φ15.24/18.92mm的鋼絞線，長度為5000mm，3.4m寬巷道錨索順巷道中心線布置3排，間距3.2m、排距1m，呈五花型布置，4.2m寬巷道錨索順巷道中心線布置5排，間距3.2m、排距0.8m，呈五花型布置，張拉力為260KN。W鋼帶采用W-260-3-3400/4200型，用厚3mm的鋼板滾壓而成，寬度260mm，其上有預(yù)留孔。

2.加強(qiáng)支護(hù)

圖1 運(yùn)料道留巷支護(hù)斷面圖

加強(qiáng)支護(hù)是為防止采場圍巖發(fā)生垮落或過大變形對所留巷道段頂板、巖幫進(jìn)行的支護(hù)。根據(jù)現(xiàn)場具體情況分析，在沿空留巷過程中，受劇烈采動(dòng)影響的僅是工作面前后方的某一地段，隨著工作面采過一定距離，采動(dòng)影響也逐漸減弱。所以沒有必要對整條巷道都按劇烈采動(dòng)影響的要求進(jìn)行支護(hù)，只需要進(jìn)行臨時(shí)滯后支護(hù)。滯后支護(hù)選用單體配鉸接式長梁支護(hù)，一梁1柱，梁長1m，長梁打設(shè)1排，位于留巷1.4m中間布置，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇合適的滯后工作面支護(hù)距離。

3.巷旁支護(hù)

（1）巷旁充填體參數(shù)。根據(jù)實(shí)際情況，現(xiàn)場選用由中國礦業(yè)大學(xué)研制的ZKD型高水速凝充填材料進(jìn)行充填，充填袋規(guī)格為：2×2×3.1m，充填袋高度可據(jù)煤層條件變化情況而定。充填袋上進(jìn)料與排氣孔直徑為100mm，充填袋的材質(zhì)具有足夠的強(qiáng)度及抗靜電與抗阻燃的性能，符合煤礦安全規(guī)程相關(guān)要求。

（2）充填體框架的架設(shè)。充填框架必須嚴(yán)格按照充填袋規(guī)格打設(shè)，充填框架上幫四根單體柱垂直頂、底板，下幫四根單體柱按鉛垂方向打設(shè)，模板要用14＃鉛絲擰緊擰牢，模板不能擋嚴(yán)的邊角處，要用木板堵嚴(yán)。

圖2 溜子道留巷支護(hù)斷面圖

（3）充填體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。巷旁充填體的強(qiáng)度直接影響著沿空留巷圍巖的穩(wěn)定性。構(gòu)筑的充填體應(yīng)能及時(shí)提供足夠的支護(hù)強(qiáng)度，以控制上位巖層相互間不至于有大的離層，并使直接頂與部分基本頂在回轉(zhuǎn)的過程中斷裂，有效地減少頂板下沉量和作用在巷內(nèi)支架上的載荷，為留巷成功提供保證。

為了保證充填體的穩(wěn)定性與支護(hù)強(qiáng)度，在充填體側(cè)面布置2×3共6個(gè)錨栓（據(jù)充填體高度變化而定），最上排錨栓距頂板600mm，錨栓排距800mm，間距約1000mm，均勻布置，錨栓采用直徑為18mm的左旋無縱筋螺紋鋼，長度2.3m。托盤采用正規(guī)錨索鐵托盤，規(guī)格為250×250mm。沿空巷道具體支護(hù)如圖1和圖2所示。

三、巷旁充填體施工工藝

1.充填料的加工

ZKD型高水速凝充填材料由甲料、乙料兩種組分構(gòu)成。甲、乙料以重量比1∶1配合使用。其中甲料是以硫鋁酸鹽水泥熟料為基材，與懸浮劑及少量超緩凝劑混磨而成，乙料是由石灰、石膏、懸浮劑和復(fù)合速凝早強(qiáng)劑等混磨而成。甲、乙料分別在1#、2#攪拌桶和3#、4#攪拌桶中攪拌；當(dāng)1#、3#攪拌桶給充填泵供料漿時(shí)，2#、4#攪拌桶應(yīng)加水上料并攪拌；而當(dāng)2#、4#攪拌桶給充填泵供料漿時(shí)，1#、3#攪拌桶開始加水上料攪拌；兩對攪拌桶交替工作，直到完成充填工作。

2.充填施工工藝

高水材料巷旁充填筑墻工藝包括充填泵與充填點(diǎn)兩部分。充填前，首先向攪拌桶內(nèi)蓄水至所需水位，然后啟動(dòng)攪拌桶，待攪拌桶啟動(dòng)之后向桶內(nèi)加料，將料加入桶內(nèi)之后攪拌3～5分鐘之后開始向充填點(diǎn)供料。充填點(diǎn)接到供料通知后，嚴(yán)密監(jiān)控出料情況，待料均勻之后將混合管插入充填袋內(nèi)開始充填。充填結(jié)束之后，泵站開泵供清水，沖洗管路并清理充填點(diǎn)。

3.施工過程中注意事項(xiàng)

（1）若電氣或設(shè)備出現(xiàn)故障，充填點(diǎn)人員應(yīng)立即將混合管從混合器上取下，用高壓清水進(jìn)行沖洗，防止混合管堵塞。

（2）泵站人員應(yīng)觀察甲乙料的吸入情況，看是否一致，出現(xiàn)異常應(yīng)立即進(jìn)行處置。

（3）充填點(diǎn)人員應(yīng)密切觀察充填袋周圍頂板特別是充填袋本身變化情況，出現(xiàn)問題應(yīng)立即處理。

（4）加強(qiáng)泵站與充填點(diǎn)的聯(lián)系十分重要，當(dāng)充填體快要接頂時(shí)，工作面的充填人員要及時(shí)和泵站的人員聯(lián)系告知拌漿的數(shù)量，避免浪費(fèi)充填料。

（5）在泵站負(fù)責(zé)拌料的人員要及時(shí)觀察吸漿籠頭，以免吸漿籠頭被堵。

四、結(jié)論

現(xiàn)場實(shí)踐表明，沿空留巷技術(shù)在新三礦成功應(yīng)用，減少了采掘接替時(shí)間，節(jié)約了大量煤炭資源，取得了極好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；在其他基建礦井類似條件下的煤層開采中，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。