無煤柱開采方案設(shè)計(jì)

王依雷 王桂林

【摘 要】 分析綜采工作面沿空留巷的巷道支護(hù)工藝、強(qiáng)度校檢，全面論述了無煤柱開采的可行性，為綜采工作面順利回采墊定了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 綜采 沿空留巷 支護(hù) 安全 強(qiáng)度

1 研究背景

我礦3#煤二采區(qū)平均走向長約833m，傾斜長度約520m，布置3個工作面，工作面平均長度約168m，若按原工作面布置方式，需6條順槽，若采用沿空留巷方式，總巷道掘進(jìn)工程量約為3840m，少掘進(jìn)2條巷道約1600m，回采煤量為128萬噸，增加產(chǎn)量9.7萬噸），大大減少了巷道掘進(jìn)工程量，提高煤炭回收率，節(jié)約掘進(jìn)費(fèi)用。

2 沿空留巷方案

根據(jù)架棚密集支護(hù)式沿空留巷的礦壓觀測和施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本采區(qū)具體地質(zhì)情況并參照其它礦經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)備將留巷過程劃分為超前支護(hù)、抗壓、整修三個階段。

（1）超前支護(hù)階段：根據(jù)回采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為使開采后原巷道頂板在動壓影響下不致垮落，對巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，打三道單體鉸接頂梁，并在回采時預(yù)留5m護(hù)巷煤柱，每隔20m開掘聯(lián)絡(luò)巷，配合木垛、單體支柱支護(hù)，不僅施工速度快，而且可大幅提高原巷支護(hù)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)切頂卸載，實(shí)現(xiàn)巷道變形小、維護(hù)效果好，斷面滿足生產(chǎn)的目的，將巷道成功留住。

（2）抗壓階段：礦壓資料顯示，在工作面后約60m（待定）處，礦山壓力最大，巷道變形最嚴(yán)重，在工作面后約120m（待定）處礦壓趨于平穩(wěn)，因此工作面切頂線后120m（待定）范圍內(nèi)實(shí)施第二階段措施，主要是利用維持留巷內(nèi)的各種加強(qiáng)支護(hù)措施抵御巷道壓力，將巷道變形和圍巖破壞降低到最小，使巷道在經(jīng)歷動壓影響后保持圍巖的完整。

（3）整修階段：即待采動影響（滯后區(qū)）穩(wěn)定后對巷道進(jìn)行臥底整修，消除變形影響階段；礦壓資料顯示，在工作面后約120m（待定）外礦山壓力趨于平穩(wěn)，采動影響明顯減小，因此在工作面切頂線后120m（待定）以外，對變形的巷道進(jìn)行臥底整修，并將單體替換成工字鋼架棚，以滿足生產(chǎn)需要的斷面。

3 沿空留巷技術(shù)要求

（1）為了滿足運(yùn)料巷運(yùn)輸和行人要求，巷道沿空留設(shè)時向上幫加寬600mm，為巷道變形留出變形空間，原巷道凈斷面為寬×高=4.0×3.0m，矩形，巷道成巷（使棚后）凈斷面不小于3.4×2.8m（腰寬×中高）；工字鋼棚腿不得低于3.6m。

（2）巷道支護(hù)：巷道頂板在錨網(wǎng)支護(hù)基礎(chǔ)上，支設(shè)三排單體支柱對巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，在采動壓力穩(wěn)定后整修時套礦工鋼架棚支護(hù)。

具體要求如下：

①單體支護(hù)：單體配金屬鉸接頂梁加強(qiáng)頂板支護(hù)，順巷打三排，其中第一排靠上幫，單體配合十字鉸接頂梁，十字頂梁上幫側(cè)鉸接工字鋼護(hù)幫柱，一梁一柱，柱距500mm；第二排單體配合與十字頂梁鉸接的鉸接頂梁支設(shè)，柱距500mm；第三排單體配合順巷鉸接頂梁，一梁兩柱支設(shè)，柱距600mm；第一排、第二排打在上幫，分別距巷道中線1.80m、1.25m，第三排打在巷道中心線下側(cè)0.45m處，單體支柱穿鞋，保證單體初撐力不小于90KN，并要迎山有力，頂板與頂梁之間加墊2.4m長半圓木，一梁兩塊。

②沿空留巷維修支護(hù)：待采動壓力穩(wěn)定后整修時，套礦工鋼架棚支護(hù)（采后回收），梁長3.2m，腿長3.6m，棚距1.0-2.0m，視頂板及壓力情況調(diào)整，但保證巷道中凈高不小于2.8m。架棚頂幫裱背嚴(yán)密，以撐木將梁、腿順巷逐架撐牢。頂板破碎，壓力大時，在靠上幫第一排頂梁下加打一臨時單體點(diǎn)柱，采用一梁兩柱支護(hù)，靠近采空區(qū)側(cè)每隔5m排一個木垛支護(hù)頂板，木垛打于第二排單體以上；待采動壓力穩(wěn)定后為防止跺袋子一側(cè)采空區(qū)漏風(fēng)，適當(dāng)采取措施進(jìn)行密封。

4 支護(hù)強(qiáng)度校驗(yàn)

沿空留巷要求巷道支架能有效地控制采動引起的強(qiáng)烈變形，而本身不受破壞，經(jīng)驗(yàn)表明，由于沿空留巷圍巖變形強(qiáng)烈，剛性支架不適應(yīng)采動影響變形階段的支護(hù)要求，支架損壞十分嚴(yán)重，受巷道開掘和工作面回采兩次動壓影響，巷道垂直變形量約為采高的30%—40%，橫向可縮量約為采高的25%—30%。據(jù)此分析，錨網(wǎng)支護(hù)在發(fā)生較大變形量后，仍可保證巷道完整，同時也必須采用可縮性支架來抵抗采動影響段的巷道變形，而單體支柱具有較高的增阻速度和支護(hù)阻力并有較大的伸縮量，比較適合沿空留巷的礦壓升高影響段的加強(qiáng)支護(hù)，將點(diǎn)柱或架棚等二次支護(hù)結(jié)構(gòu)放在采動影響穩(wěn)定后進(jìn)行。一般情況下，沿空留巷的支架是難以阻止上位巖層處于平衡狀態(tài)以前所產(chǎn)生的頂板的回轉(zhuǎn)與沉降的，但支架提供的支護(hù)阻力，應(yīng)能避免直接頂板與其上部巖層之間產(chǎn)生明顯離層，以及巖層斷裂發(fā)生錯動，保證上覆巖層運(yùn)動趨向緩和時，很快使支架與圍巖處于相對平衡狀態(tài)，有效地控制頂板下沉；因此，在直接頂板容易冒落，其厚度大于煤層采厚的3～5倍，即老頂動壓不大的情況下，沿空留巷基本支架的阻力，可按能支承直接頂板的巖層重量考慮，在極端的情況下，直接頂沿巷道煤幫處斷裂，巖層之間力的聯(lián)系完全喪失，直接頂?shù)娜恐亓慷甲饔迷谥Ъ苌稀?/p>

5 結(jié)語

經(jīng)過不懈努力和探索，對無煤柱開采技術(shù)有了充分的認(rèn)識，在提高煤炭回收率的同時，不僅提高了礦井經(jīng)濟(jì)效益，而且為無煤柱開采技術(shù)管理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。