沿空留巷技術(shù)實(shí)踐與研究

侯春明，信鎖林

（山西金暉隆泰煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046500）

1 概述

沿空留巷是巷道布置的一種形式，是在上區(qū)段工作面回采的同時(shí)，通過(guò)加強(qiáng)支護(hù)或采取其他有效方法，將上區(qū)段工作面的運(yùn)輸平巷保留下來(lái)，供下區(qū)段工作面回采時(shí)作為回風(fēng)平巷。沿空留巷是真正實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采，提高資源回收率，降低巷道掘進(jìn)率。在礦井采掘接替緊張情況下，采用沿空留巷，可以大大地緩解礦井采掘接替緊張的局面。

具體做法是：在工作面運(yùn)輸平巷滯后切頂線以里的巷道空間內(nèi)，采用工字鋼棚子支護(hù)，同時(shí)在巷道頂板布置兩排錨索，在巷道上幫側(cè)砌一道料石墻，以增強(qiáng)留巷地段的支護(hù)強(qiáng)度。

2 工作面概況

56803山青工作面位于礦井三水平八盤(pán)區(qū)的一個(gè)中間區(qū)段，井下北至工業(yè)廣場(chǎng)山青保護(hù)煤柱線，南至牛五井田邊界山青保護(hù)線，東、西均為八盤(pán)區(qū)山青未采區(qū)。煤層穩(wěn)定可采，煤厚1.4～1.7 m，平均1.5 m，傾角平均8°.工作面傾斜長(zhǎng)度134 m，走向長(zhǎng)度777 m.采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤法，一次采全高。

煤層頂?shù)装宓膸r性?；卷敚杭?xì)砂巖，厚度4.23 m，淺灰色，結(jié)構(gòu)致密，鈣質(zhì)膠結(jié)，含云母片；直接頂：粉砂巖，厚度3.88 m，灰黑色，富含黃鐵礦，節(jié)理發(fā)育。局部相變?yōu)槭規(guī)r，厚0.5 m.直接底：粉砂巖，厚度1.06 m，灰黑色，含植物化石及云母片；基本底：石灰?guī)r，厚度5.06 m，淺灰色，隱晶結(jié)構(gòu)裂隙巖溶發(fā)育。

3 沿空留巷力學(xué)模型

圖1 力學(xué)模型

計(jì)算得出切頂阻力：2.5 MN/m.

4 沿空留巷支護(hù)方案

沿空留巷支護(hù)分為原巷道加固和巷旁支護(hù)兩部分。

4.1 原巷道加固

運(yùn)輸機(jī)巷內(nèi)原始支護(hù)采用工字鋼支護(hù)：規(guī)格2.6 m×2.4 m，排距0.7 m.

留巷加固方式：在巷道內(nèi)沿走向支設(shè)兩排頂板錨索，采用MH-1型預(yù)應(yīng)力錨索，鋼絞線規(guī)格：Φ15.24 mm×7 m，排距2.2 m，間距1.6 m，沿走向使用20#槽鋼作為鋼帶連接相鄰兩根鋼絞線。錨索超前工作面煤壁20 m支護(hù)。在巷道中部加設(shè)一排木點(diǎn)柱。木點(diǎn)柱選用Φ16～18 cm的原木，柱距1.0 m.

4.2 巷旁支護(hù)

巷旁支護(hù)：在巷道的采空側(cè)、煤層頂?shù)装逯g砌筑一道料石墻。墻體呈梯形狀，上寬 1.0 m，下寬1.2 m，高度在 1.5～1.8 m之間，基礎(chǔ)深度100 mm.

在料石墻與工字鋼支架之間支設(shè)一排圓木點(diǎn)柱。木點(diǎn)柱選用Φ16～18 cm的圓木，柱距1.0 m.沿空留巷支護(hù)體斷面詳見(jiàn)圖2、圖3.

圖2 沿空留巷支護(hù)平面圖

5 礦壓規(guī)律

5.1 留巷期間

留巷在工作面后方的變形具有分區(qū)性，即變形較劇烈區(qū)；變形劇烈區(qū)，兩幫移近速度最大為32 mm/d，平均范圍－5～－45 m；變形平緩區(qū)，其平均范圍在－50～－66 m；變形穩(wěn)定區(qū)，其平均范圍在工作面后方71 m以后。

圖3 A—A'剖面

5.2 頂?shù)装逡平看笥趦蓭鸵平?/h3>

頂?shù)装迤骄平繛?82 mm，兩幫平均移近量為428 mm，主要原因是底板底鼓較大。

圖4 工作面后方運(yùn)輸平巷巷道圍巖收縮變形量變化曲線圖

圖5 工作面后方運(yùn)輸平巷巷道圍巖收縮變形速度變化曲線圖

5.3 復(fù)用期間

在工作面前方50～80 m，頂?shù)装逡平俣容^小，基本穩(wěn)定在3～5 mm/d；在工作面前方50 m以內(nèi)，變形速度明顯增大，至工作面前方35～40 m之間，變形速度急劇增大。在工作面前方1 m處，移近速度達(dá)40 mm/d左右。

巷道兩幫移近量及移近速度比頂?shù)装逍?，在采?dòng)影響范圍以外，變形速度較小，基本保持在1 mm/d，在采動(dòng)影響范圍以內(nèi)，變形速度明顯增大，在工作面前方9 m處，移近速度達(dá)25 mm/d左右。

圖6 工作面前方運(yùn)輸平巷巷道圍巖收縮變形量變化曲線圖

圖7 工作面前方運(yùn)輸平巷巷道圍巖收縮變形速度變化曲線圖

6 實(shí)施效果

6.1 技術(shù)效果

6.1.1 巷道圍巖穩(wěn)定性

在整個(gè)巷道服務(wù)期間，巷道圍巖變形具有明顯的分區(qū)性，留巷期間在工作面前后20～－71 m之間變形較劇烈。復(fù)用期間與普通巷道受超前支承壓力影響類(lèi)似，工作面超前20 m范圍礦壓顯現(xiàn)劇烈。

6.1.2 支護(hù)體穩(wěn)定性

巷內(nèi)采用了工字鋼和點(diǎn)錨索支護(hù)，工字鋼變形表現(xiàn)為棚推扭曲主要受到水平推力作用，變形在工字鋼變形要求范圍內(nèi)。錨索平均受力在16 t左右。巷旁采用料石砌筑和局部木點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，巷旁支護(hù)體沒(méi)有出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，表明受力合理。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

6.2.1 提高巷道掘進(jìn)率

實(shí)施沿空留巷后，少掘進(jìn)1條巷道，節(jié)省了5個(gè)月掘進(jìn)準(zhǔn)備時(shí)間。

6.2.2 回采效益

按照以往礦井在鄰近區(qū)段之間留設(shè)10 m煤柱計(jì)算，每個(gè)工作面多回收煤柱煤炭3.3萬(wàn)t，創(chuàng)造效益1 223萬(wàn)元。

6.2.3 社會(huì)效益

全國(guó)各礦區(qū)目前都存在資源剩余有限的問(wèn)題，通過(guò)牛兒莊礦的示范作用可以帶動(dòng)其他礦井發(fā)展無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)，使老煤炭基地?zé)òl(fā)青春活力。同時(shí)轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊挠^念，使其認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步才能使煤礦這樣的粗放型企業(yè)得到快速發(fā)展。因此，牛兒莊礦沿空留巷支護(hù)技術(shù)所創(chuàng)造的社會(huì)效益顯著，具有廣泛的借鑒和發(fā)展空間。