沿空留巷在瑞東煤礦的應(yīng)用

左照全

（山西介休義棠瑞東煤業(yè)有限公司，山西 介休 032000）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

沿空留巷在瑞東煤礦的應(yīng)用

左照全

（山西介休義棠瑞東煤業(yè)有限公司，山西 介休 032000）

沿空留巷是實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采的主要技術(shù)措施之一。為最大限度提高資源回收率，有效降低巷道掘進(jìn)率和掘進(jìn)成本，瑞東煤礦在6#煤層采用了沿空留巷技術(shù)。本文以60101采煤工作面為例，介紹了沿空留巷在實(shí)踐中的應(yīng)用。分析了沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)、巷旁支護(hù)等方面存在的問(wèn)題，采取了針對(duì)性措施，達(dá)到了預(yù)期效果，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，為該礦開(kāi)采6#煤層提供了借鑒和指導(dǎo)。

沿空留巷；巷內(nèi)支護(hù)；巷旁支護(hù)；實(shí)際應(yīng)用

沿空留巷是無(wú)煤柱開(kāi)采的主要形式之一，是我國(guó)煤炭開(kāi)采的重要技術(shù)發(fā)展方向。

采用沿空留巷技術(shù)，能夠較好地實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱護(hù)巷，有利于合理地開(kāi)發(fā)煤炭資源，降低巷道的掘進(jìn)率，減少煤柱損失；也有利于礦井實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，改善和提高礦井的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。瑞東煤礦為了最大限度提高6#優(yōu)質(zhì)主焦煤的資源回收率，有效降低巷道掘進(jìn)率和掘進(jìn)成本，在吸取成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)60101工作面回風(fēng)順槽采用了沿空留巷技術(shù)，并取得了良好的效果。

1 概 況

60101工作面埋深201～243 m，為瑞東煤礦上水平首采工作面，東臨6#煤層運(yùn)輸大巷、西臨60102工作面，南臨6#煤層軌道、運(yùn)輸、回風(fēng)上山，北臨礦井邊界保安煤柱；工作面走向長(zhǎng)587 m，傾斜長(zhǎng)91 m，面積約53 417 m2。本工作面開(kāi)采6#煤層，煤種為焦煤，煤層平均厚度1．4 m，傾角3°～8°，容重1．39 t／m3，賦存較為簡(jiǎn)單，屬近水平煤層。工作面?zhèn)雾敒楹穸?．1～0．2 m炭質(zhì)泥巖，直接頂為厚度3．21 m的砂質(zhì)泥巖，老頂為厚度10．2 m的粉砂巖，直接底為厚度10．9 m的砂質(zhì)泥巖，老底為厚度4．75 m的K4石灰?guī)r。工作面屬低瓦斯工作面，煤塵無(wú)爆炸性，為Ⅱ級(jí)自燃煤層。

60101工作面采用高檔普采走向長(zhǎng)壁后退式采煤方法。頂板采用單體液壓支柱加Π型鋼梁支護(hù)，3、4排控頂，全部跨落法管理頂板。采高1．4 m，循環(huán)進(jìn)度：0．6 m。工作面每天回采4個(gè)循環(huán)，日進(jìn)度2．4 m／天。

2 主要問(wèn)題

采區(qū)巷道的變形和破壞程度，除受?chē)鷰r性質(zhì)、構(gòu)造特征等自然因素的影響外，還受開(kāi)采技術(shù)因素的影響。在開(kāi)采技術(shù)因素中，回采工作狀況對(duì)采區(qū)巷道變形和破壞影響最大，其次是巷道的保護(hù)方法、掘進(jìn)與回采工作在時(shí)間和空間上的相互關(guān)系以及巷道本身的支護(hù)方式類(lèi)型等等。60101工作面回風(fēng)順槽，從開(kāi)掘到回采結(jié)束巷道廢棄的全過(guò)程中，巷道圍巖變形和破壞要經(jīng)歷：掘巷階段、掘進(jìn)穩(wěn)定階段、采動(dòng)影響階段、相對(duì)穩(wěn)定階段、二次采動(dòng)影響階段。因此，要保證所留巷道有效地得到二次復(fù)用，以滿足安全和正常生產(chǎn)的需要，巷內(nèi)支護(hù)、巷旁支護(hù)方式的選用是確保沿空留巷取得成功的關(guān)鍵問(wèn)題。

3 問(wèn)題分析

1）巷內(nèi)支護(hù)問(wèn)題。

正確選擇合適的巷內(nèi)支護(hù)方式是確保沿空留巷后巷道穩(wěn)定的關(guān)鍵。煤層開(kāi)采后采空頂板的活動(dòng)跟支護(hù)狀況有密切關(guān)系，采煤工作面向前推進(jìn)后，頂板巖層由于支撐作用發(fā)生折斷，其過(guò)程決定了支護(hù)方式和支護(hù)強(qiáng)度。而沿空巷道除經(jīng)受掘進(jìn)動(dòng)壓、回采超前動(dòng)壓外，更嚴(yán)重的是還要經(jīng)受回采后側(cè)礦壓的劇變動(dòng)壓，正是由于沿空巷道礦壓顯現(xiàn)的特殊性，使得圍巖變化復(fù)雜?，F(xiàn)今留巷斷面增大，使得巷道圍巖變形量增加，特別在采煤工作面前方附近，巷道斷面的收縮率較大，若不采取合理有效的巷內(nèi)支護(hù)方式將所留巷道的變形控制在允許有限的范圍內(nèi)，很難保證所留巷道的二次正常使用。60101回風(fēng)順槽為矩形斷面，寬×高=3．5 m×2．5 m，原設(shè)計(jì)巷內(nèi)采用金屬錨桿支護(hù)，錨桿長(zhǎng)度為1．6 m，間距為1 400 mm，排距為2 400 mm，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采用獨(dú)立的基本支護(hù)，不能完全滿足沿空留巷支護(hù)的目的。

2）巷旁支護(hù)問(wèn)題。

在回采工作面推進(jìn)過(guò)程中，支承壓力處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，支承壓力從最小到某個(gè)最大值在很大范圍內(nèi)發(fā)生周期性變化。60101工作面回風(fēng)順槽現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀察結(jié)果表明：0～30 m為工作面前方采動(dòng)影響范圍，0～10 m為頂板劇烈活動(dòng)區(qū)；而在工作面后方0～40 m范圍內(nèi)，頂板下沉量發(fā)生主要變化，10～25 m變化最為劇烈，40 m以后逐步趨于穩(wěn)定。因此，如何使巷旁支護(hù)有效適應(yīng)巷道圍巖變形并保持安全穩(wěn)定性，是決定沿空留巷成功與否的主要因素之一。

作為沿空留巷的巷旁支護(hù)，它的主要作用是及時(shí)支護(hù)直接頂，避免或減少直接頂與老頂離層，抵抗老頂回轉(zhuǎn)失穩(wěn)對(duì)頂板產(chǎn)生的強(qiáng)烈破壞，并切斷直接頂，減少所留巷道的懸頂跨度，分擔(dān)和減輕巷內(nèi)支護(hù)載荷，減少巷道的變形量，使沿空留巷巷道有足夠的巷道形狀和斷面積以滿足工作面通風(fēng)、運(yùn)輸和行人的基本要求。傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)雖然在不同時(shí)期得到了一定程度的應(yīng)用，但存在著巷旁切頂支撐作用差、機(jī)械化程度低等缺點(diǎn)，其支護(hù)技術(shù)難以滿足大斷面巷道標(biāo)準(zhǔn)化的要求；而目前的巷旁充填技術(shù)，則需建立一套比較復(fù)雜的材料加工、運(yùn)輸?shù)瘸涮钕到y(tǒng)，并裝備相應(yīng)的設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增大。因此，選擇巷旁支護(hù)一定要技術(shù)先進(jìn)、合理、可行，力求降低成本、安全可靠。

4 應(yīng)用對(duì)策

為了使60101工作面回風(fēng)順槽沿空留巷達(dá)到預(yù)期效果，并最大限度地回收煤炭資源，通過(guò)分析生產(chǎn)過(guò)程對(duì)采場(chǎng)頂板的擾動(dòng)以及支承壓力對(duì)回采巷道的影響等礦壓顯現(xiàn)，在總結(jié)和吸取沿空留巷成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，本著合理利用圍巖移動(dòng)規(guī)律，使巷道圍巖整體承載，將巷道總體變形量控制在允許范圍內(nèi)；因地制宜、降低成本、提高煤質(zhì)、減少污染、提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)留巷巷道采取如下對(duì)策：

1）改善巷內(nèi)支護(hù)，使主動(dòng)支護(hù)在留巷巷道更加明顯地發(fā)揮作用。

在保持留巷巷道原有設(shè)計(jì)支護(hù)形式的基礎(chǔ)上，加長(zhǎng)錨桿，縮小間排距，并增加金屬網(wǎng)和強(qiáng)力鋼帶。頂板采用錨網(wǎng)配套強(qiáng)力鋼帶支護(hù)，錨桿為左旋無(wú)縱肋螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，d20 mm，L=2．0 m，間排距為800 mm ×800 mm；金屬網(wǎng)片網(wǎng)格為100 mm×100 mm；強(qiáng)力鋼帶由d16 mm的鋼筋焊接而成；超前工作面煤壁至少30 m，采用錨索加強(qiáng)支護(hù)，錨索為d15．24 mm、L= 8．0 m的鋼絞線。施工時(shí)，支設(shè)間、排距為1 600 mm ×1 600 mm，錨固長(zhǎng)度不得小于1．55 m。這樣，圍巖的表面以及內(nèi)部承受錨網(wǎng)索支護(hù)的作用力和范圍更大，而且在每根錨桿周?chē)纬慑^固體，改變了巖體的受力狀況；同時(shí)使用強(qiáng)力鋼帶，增加了橫向約束力和群錨效應(yīng)，提高了圍巖的自身強(qiáng)度，克服了被動(dòng)支護(hù)的缺點(diǎn)，充分適應(yīng)頂板的下沉，保持了巷道頂板的穩(wěn)定。

2）改進(jìn)巷旁支護(hù)，使留巷巷道得到良好維護(hù)并達(dá)到預(yù)期目的。

為有效降低巷道頂板壓力和下沉量，達(dá)到留巷的預(yù)期目的。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)留巷巷道的巷旁支護(hù)進(jìn)行改進(jìn)，采用錨索加強(qiáng)支護(hù)，用以提供較大的支護(hù)阻力，錨索為d15．24 mm、L=8．0 m的鋼絞線，錨索排距為2．8 m，錨索至留巷采空區(qū)側(cè)距離為0．4 m；采用型號(hào)為DW25-250／100型單體液壓支柱靠采空區(qū)側(cè)支設(shè)1排密集柱，以提高切頂能力，密集柱柱距為400 mm；在使用切頂柱的同時(shí)，輔以人工強(qiáng)制放頂，以提高切頂效果；在密集柱后掛鋼筋網(wǎng)，并就地取材用矸石充填巷旁采空區(qū)，充填寬度1．4 m，用于密閉采空區(qū)，防止漏風(fēng)。以上巷旁支護(hù)措施，既能有效發(fā)揮圍巖的自我承載能力，形成支護(hù)-圍巖的共同承載體系，也能提高切頂能力和效果，減少巷道的懸頂跨度。同時(shí)矸石帶材料可就地取材、成本較低、經(jīng)濟(jì)有效。從而有效發(fā)揮巷旁支護(hù)的支承、切頂、隔離等作用，為沿空留巷達(dá)到預(yù)期效果提供保障。

5 應(yīng)用效果

1）沿空留巷巷內(nèi)采用錨網(wǎng)加強(qiáng)力鋼帶作基本支護(hù)，并用錨索作超前加強(qiáng)支護(hù)，既增加了群錨效應(yīng)，又有效發(fā)揮了深部穩(wěn)定巖層的承載作用，使頂板得到有效控制。為了檢驗(yàn)其效果，在留巷巷道內(nèi)每間隔40 m安設(shè)1組頂板離層儀，觀測(cè)結(jié)果表明，留巷頂板下沉量為20～48 mm，局部地段可達(dá)62 mm，煤幫移近及底鼓量不明顯，巷道形狀和斷面積完全滿足60102工作面通風(fēng)、運(yùn)輸和行人的要求，達(dá)到了預(yù)期效果。因此，這種主動(dòng)支護(hù)方式作為沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)值得推廣。

2）沿空留巷采空區(qū)側(cè)錨索加強(qiáng)支護(hù)、密集支柱輔以人工強(qiáng)制放頂、鋼筋網(wǎng)加矸石帶，不但提高了圍巖的自我承載能力，充分發(fā)揮了密集支柱初撐力強(qiáng)、支護(hù)阻力大的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)輔以人工強(qiáng)制放頂，提高了切頂能力和效果，而且矸石帶護(hù)巷充填，可就地取材，護(hù)巷成本低廉，通過(guò)撿矸，提高了煤質(zhì)，為今后類(lèi)似條件下開(kāi)采提供了借鑒。

3）60101 工作面回風(fēng)順槽實(shí)施沿空留巷后，相鄰的60102工作面少掘580 m巷道，降低了掘進(jìn)率，且減少了1個(gè)掘進(jìn)工作面的人員，節(jié)約掘進(jìn)費(fèi)用191．4萬(wàn)元，最大限度地縮短了準(zhǔn)備時(shí)間；同時(shí)可回收煤柱25 m，約8．46萬(wàn)t，增加效益5 245．2萬(wàn)元，提高了煤炭資源的采出率，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

6 結(jié)束語(yǔ)

1）礦山壓力及其顯現(xiàn)是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，有待進(jìn)一步對(duì)沿空留巷圍巖控制機(jī)理在理論指導(dǎo)還是實(shí)際應(yīng)用深入研究與完善。

2）實(shí)際留巷期間，要特別注意所留巷道的通風(fēng)問(wèn)題，盡量避免使用局扇供風(fēng)，因安裝使用局扇存在諸多不安全隱患。這就需要合理安排，提前掘透相鄰備用工作面切眼，形成全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)。若不能避免時(shí)，必須嚴(yán)格加強(qiáng)局部通風(fēng)管理。

3）對(duì)要留設(shè)的巷道，應(yīng)超前規(guī)劃，在分析和掌握地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌考慮采區(qū)設(shè)計(jì)、巷道掘進(jìn)期間的支護(hù)方式以及日常管理等，以保證沿空留巷的有效實(shí)施。

4）加大礦壓監(jiān)測(cè)裝備的投入，采用先進(jìn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立、完善并嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)制度，對(duì)沿空留巷進(jìn)行全過(guò)程礦壓監(jiān)測(cè)，掌握其礦壓顯現(xiàn)規(guī)律并分析研究，以便采取相應(yīng)措施解決出現(xiàn)的問(wèn)題。

5）沿空留巷是無(wú)煤柱開(kāi)采中的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效果顯著，但總結(jié)留巷成功的經(jīng)驗(yàn)，其支護(hù)方式、材料、裝備水平諸多方面各有差異。因此，必須根據(jù)實(shí)際情況具體分析，因地制宜，進(jìn)行多方案比較，選擇技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的最優(yōu)方案，確保留巷效果，做到安全、經(jīng)濟(jì)、高效。

Application on Goaf Side Entry Retaining in Ruidong Coal Mine

Zuo Zhao-quan

Goaf side entry retaining is one of the main technical measures which achieve without coal pillar mining．To maximize resource recovery，reduce tunneling rate and excavation costs，Ruidong coal mine used the technology of goaf side entry retaining in 6#coal seam．In this paper，takes 60101 working face as an example，introduces the practical applications of the technology．And analyzes some existing problems，such as goaf side entry retaining roadway support，roadside support and other aspects，and takes pertinence measures，achieves the expected results，obtains considerable economic benefits．It provides a reference for 6#coal seam mining．

Goaf side entry retaining；Roadway support；Roadside support；Practical application

TD322+．3

B

1672-0652（2013）10-0058-03

2013-07-16

左照全（1968—），男，山西介休人，1993年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，工程師，主要從事礦井生產(chǎn)技術(shù)管理工作（E-mail）jishui．ok＠163．com