沿空掘巷技術應用問題研究

何彩

【摘 要】隨著煤業(yè)開采深度的不斷加深，礦山壓力顯現(xiàn)和采掘支護的矛盾越來越突出，應用留小煤柱沿空掘巷方式，成功的解決了公司在回采孤島煤柱等應力集中區(qū)域的煤炭資源時，回采巷道布置的難題，取得了很好的經(jīng)濟效益，確保了安全高效的生產。

【關鍵詞】沿空掘巷；應力集中區(qū)；巷道支護；安全生產

0.概述

以前回采巷道之間或回采巷道與采空區(qū)之間，普遍采用留設20米左右護巷煤柱的方法確保新掘巷道的支護安全，但隨著采深的增加，地應力不斷增大，部分巷道在使用中變形嚴重，不能滿足行人、運輸和通風的要求，繼續(xù)增大護巷煤柱的尺寸，會降低煤炭的采出率，為解決這一問題，經(jīng)過分析論證，提出了改變現(xiàn)有的巷道布置方式，在部分區(qū)域采用沿空掘巷的方式布置巷道。

1.沿空掘巷的理論概述

1.1沿空掘巷概念

在上一個回采工作面區(qū)段運輸平巷被廢棄之后，經(jīng)過一段時間，等待采空區(qū)上覆巖層移動基本穩(wěn)定后，沿被廢棄的巷道（或采空區(qū)）邊緣，掘進下一個工作面的區(qū)段回采巷道，稱為沿空掘巷。

根據(jù)煤層賦存情況、地質條件和所采取的技術措施的不同，沿空掘巷可分為三種方式，即完全沿空掘巷、留小煤柱掘巷和保留老巷部分斷面的沿空掘巷。

1.2沿空掘巷的優(yōu)缺點

1.2.1沿空掘巷的優(yōu)點

（1）巷道在煤體邊緣的應力降低區(qū)內掘進，巷道壓力小，有利于巷道維護。

（2）煤體邊緣經(jīng)受過支承壓力的破壞作用后，瓦斯得到自然釋放，對有沖擊地壓和瓦斯突出的煤層可以大大減少其危險性，有利于保證巷道掘進的安全。

（3）與留煤柱護巷相比，可提高煤炭的采出率。

（4）與沿空留巷相比，可縮短巷道的維護時間，減少維護費用。

（5）由于沒有留設護巷煤柱，改善了下覆煤（巖）層的地應力狀態(tài)，即在下覆煤（巖）層中不再形成應力集中區(qū)，或應力集中區(qū)的范圍較小，強度降低。

1.2.2沿空掘巷的缺點

（1）沿空掘巷與老采空區(qū)相通或留設很窄的煤柱，會造成巷道和采空區(qū)之間的漏風，不利于巷道通風。

（2）完全沿空掘巷和保留老巷部分斷面的沿空掘巷，由于巷道一側為采空區(qū)，上區(qū)段的老空區(qū)積水和碎矸石易進入巷道內，嚴重影響巷道的施工和使用。

（3）由于沿空掘巷需在上區(qū)段回采完畢，等待采空區(qū)上覆巖層移動基本穩(wěn)定后方可開始掘進，不利于同一區(qū)域同時布置采掘平行作業(yè)。

1.3沿空掘巷方式的選擇

為了充分發(fā)揮沿空掘巷的優(yōu)點，規(guī)避其缺點，根據(jù)現(xiàn)場的生產實踐條件，設計中決定應用留設小煤柱的沿空掘巷方式。小煤柱對擋矸和防止采空區(qū)積水進入巷道能起一定作用，同時也會減少巷道的漏風；巷道在煤體內掘進，兩側為煤壁有利于提高掘進速度。

2.沿空掘巷在某煤礦的應用

2.1 5377工作面應用不合理小煤柱護巷的教訓

（1）5377工作面位于-800三采區(qū)域，上部是5373水采工作面采空區(qū)和5375旱采工作面采空區(qū)，煤柱呈現(xiàn)不規(guī)則的狀態(tài)分布；下部是6171工作面采空區(qū)，煤柱呈現(xiàn)規(guī)則分布。上下全部為采空區(qū)，5377工作面處于壓力集中區(qū)域。

（2）5377工作面設計走向長度為1200m，傾斜工作面長度60m，煤層厚度為3.5m-4.5m，煤層傾角13°左右。實際工作面走向長度只掘進了880m，傾斜長度60m。

該工作面是一個條帶煤柱，當時由于對沿空掘巷的認識不足，對采場周圍應力場時空特性了解不夠，為了減少資源損失，提高資源回收率，在工作面兩巷的布置時，決定采取小煤柱護巷的方法，皮帶巷下部是6171工作面采空區(qū)，皮帶巷與采空區(qū)之間留設6m的煤柱，軌道巷上部是5373水采工作面采空區(qū)和5375旱采工作面采空區(qū)，煤柱呈現(xiàn)不規(guī)則的狀態(tài)分布，設計軌道巷的位置與采空區(qū)最近的煤柱是4m而80%都在8m煤柱以上。認為巷道與采空區(qū)之間留設一定的煤柱會比沿空掘巷的支護效果好些，但按照應力場調整時空特性，這個位置正好是應力較大的位置，應力最小的部位應該是煤柱的邊緣部位，一般在1～3m的煤柱范圍內是壓力較小的空間。

2.2沿空掘巷在6172（上）皮帶巷的成功應用

2.2.1工作面概述

6172（上）工作面與5377工作面位置環(huán)境相似，三面為采空區(qū)，屬于孤島煤柱、高應力區(qū)域，與之相鄰的工作面5370工作面在2000年回采完畢、6172工作面于2003年回采完畢、6171水采工作面2002年回采完畢。

6172工作面設計走向380m，工作面傾斜長度90m，煤層厚度3.5m，煤層傾角13—14°，設計可采儲量為13萬噸。工作面內部除存在部分斷層外還有6條5370工作面的老硐（老硐合計全長397m）縱橫交錯占據(jù)了該工作面的50%的區(qū)域。老硐中大部分的支架沒有回收。

2.2.2 6172（上）皮帶巷位置的選擇

2005年初設計該工作面時，考慮到6172工作面已于2003年回采完畢，采空區(qū)上覆巖層活動已經(jīng)穩(wěn)定，根據(jù)應力場空間特性理論：應力場中，應力最小的位置是實體煤與采空區(qū)的交屆處附近，同時考慮到通風和掘進的要求，決定該皮帶巷采取留小煤柱沿空掘巷的方式，將其位置確定在與6172工作面采空區(qū)相距2m的位置（即巷道與采空區(qū)之間留設2m的小煤柱）。

2.2.3沿空掘巷的實際效果

6172（上）皮帶巷在掘進過程中，采用機掘方式，金屬拱形支架支護，棚距0.6m，沿煤層頂板掘進。在掘進過程中，巷道頂板和兩幫煤壁完整穩(wěn)定，基本沒有壓力顯現(xiàn)，掘進效率也創(chuàng)出了班進尺14.4m（24架）的好成績。且在后來的回采過程中，巷道的支護狀況良好，無明顯的礦壓顯現(xiàn)。自2005年4月份掘進開始，到2006年2月份回采基本結束，皮帶巷始終壓力很小，屬于免維護巷道。

3.沿空掘巷技術的推廣

（1）由于沿空掘巷在6172（上）皮帶巷的實踐中取得了很好的效果，所以決定在6177軌道巷的掘進設計中推廣沿空掘巷這一掘進方式。

（2）6177工作面概述。6177工作面位于-950首采區(qū)七煤層6175工作面下方，工作面傾斜上方6173工作面于2004年回采完畢，西部6172工作面已于2003回采完畢。傾斜上方6175工作面正在回采過程中。工作面傾斜下方無工程。

（3）6177軌道巷的施工及使用效果。6177軌道巷采用機掘方式，金屬拱形支架支護，棚距0.6m，沿煤層頂板掘進。在掘進過程中，由于中間眼到達軌道巷位置時，6175回采面剛剛采過該位置約一個月左右的時間，其采空區(qū)上覆巖層的活動尚未穩(wěn)定，致使里軌道巷掘進初期，巷道礦壓顯現(xiàn)比較明顯，在里軌道巷掘進的第一個月內，后路巷道有明顯的底鼓現(xiàn)象，最大底鼓達到350mm左右，頂板個別背板有折傷現(xiàn)象，待一個月以后的掘進中，基本取得了與6172（上）皮帶巷相似的效果，巷道頂板和兩幫煤壁完整穩(wěn)定，基本沒有壓力顯現(xiàn)，掘進效率大大提高，特別是在6175工作面回采完成3個月后補掘外軌道巷的施工中，取得了更好的效果。在后來6177工作面的回采過程中，巷道的支護狀況良好，無明顯的礦壓顯現(xiàn)。自2008年4月份開始回采，到2009年底的回采過程中，軌道巷始終壓力很小，巷道基本不用特別維護。

4.結論 （下轉第193頁）

（上接第35頁）留小煤柱沿空掘巷的布置方式在該煤礦的順利高效施工和安全良好的使用效果，表明沿空掘巷理論在該煤礦七煤層的實踐中取得了成功，它避開了應力集中區(qū)，使巷道布置在免壓區(qū)內，提高了巷道的支護效果，降低了巷道的維護費用，確保巷道斷面滿足安全高效生產的要求。 [科]

【參考文獻】

[1]錢明高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].中國礦業(yè)大學出版社，2003.