沿空留巷在淺埋深、薄基巖綜采工作面的應(yīng)用研究

王海兵

（神華集團有限責(zé)任公司，北京市東城區(qū)，100011）

沿空留巷在淺埋深、薄基巖綜采工作面的應(yīng)用研究

王海兵

（神華集團有限責(zé)任公司，北京市東城區(qū)，100011）

介紹了沿空留巷技術(shù)在榆家梁煤礦43308工作面應(yīng)用情況，描述了工作面巷道支護技術(shù)、柔?；炷料锱灾ёo的施工情況。對沿空留巷進行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明：43308運輸巷實行沿空留巷后，巷道的頂、幫壓力變化基本穩(wěn)定，巷道整體穩(wěn)定性較好；同時也創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益，產(chǎn)生近千萬元的利潤。

淺埋深煤層 綜采工作面 沿空留巷 榆家梁礦

沿空留巷是利用普通或特種材料在巷旁施工一道護巷帶，將該巷道保留下來為本工作面或相鄰工作面服務(wù)。通過實施沿空留巷技術(shù)，不僅可以取消工作面煤柱的留設(shè)，提高資源回收率，而且可以降低巷道掘進率，緩解礦井采掘接續(xù)的緊張情況；不僅可以實現(xiàn)Y型通風(fēng)及采空區(qū)瓦斯抽放有效解決上隅角瓦斯超限難題，還可以實現(xiàn)相鄰煤層瓦斯預(yù)抽放，為本煤層以及相鄰煤層的安全開采提供了保障。

1　工作面基本情況

神華神東榆家梁煤礦是神華集團的骨干礦井之一，也是神東煤炭集團千萬噸礦井群之一。榆家梁煤礦現(xiàn)正在3層煤同時開采，從上至下依次為42、 43、52煤層。榆家梁煤礦43308工作面位于井田東南部，開采43煤層，工作面西側(cè)為已回采完的43307工作面采空塌陷區(qū)，東側(cè)為43309備采工作面，南側(cè)為井田邊界，工作面北部為43煤層的3條大巷。工作面煤層底板標(biāo)高為1181.2～1194.5 m，對應(yīng)地面標(biāo)高為1217.2～1337.1 m，工作面上部約13～17 m有42208工作面采空區(qū)。

43308工作面長度為300.6 m，推進長度是2147.38 m，煤層傾角為1°～3°，煤層厚度1.70～2.08 m，平均厚度為1.87 m，容重1.3 t/m3。該工作面可采儲量為149.1萬t，可采期預(yù)計為207 d。煤層直接頂為灰色粉砂巖，平均厚度是1.15 m，老頂為灰白色及灰色中砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，多為水平層理，平均厚度為12.35 m，該工作面為低瓦斯工作面。

43308工作面巖層為極緩坡度向北西傾斜的單斜構(gòu)造，斷層不發(fā)育，后生裂隙發(fā)育，工作面地表覆蓋起伏變化較大的第四系松散沉積物。工作面主要充水源為上覆42208工作面采空塌陷區(qū)的積水、基巖裂隙水及42煤層燒變巖富水。通過類比法預(yù)測43308切眼地段初次垮落時的涌水量為50 m3/h，工作面正常回采時涌水量為20 m3/h，最大涌水量為80 m3/h，工作面回采前已經(jīng)對上覆采空區(qū)實施了疏放水工程。

2　工作面運輸巷支護

2.1工作面運輸巷支護

根據(jù)43308工作面煤層賦存特點及頂板巖性情況，掘進時工作面兩巷道頂板均采用錨桿、錨索加鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護，巷道副幫采用錨桿加金屬網(wǎng)支護。

43308運輸巷寬度5.5 m，高度2.1 m，巷道全長為3045.5 m。巷道頂板采用錨桿、錨索加鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護。錨桿規(guī)格為?16 mm×1800 mm，每排6根，排距為1 m，間距分別為1.1 m、1.0 m、0.8 m、1.0 m、1.1 m，鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為6.5 mm×1200 mm×5000 mm；錨索規(guī)格為?15.24 mm×5000 mm，每排2根，間排距3 m×3 m。

巷道幫錨桿與頂板錨桿相同，與規(guī)格為10000 mm×1000 mm的10#金屬網(wǎng)片進行聯(lián)合支護，錨桿每排2根，間排距1 m×1 m，托盤全部選用120 mm×120 mm×8 mm的碟形鋼板托盤，錨固劑采用Z2340型樹脂藥卷，原巷道支護參數(shù)見圖1（a）。

2.2工作面運輸巷沿空留巷支護情況

2.2.1工作面運輸巷錨索補強支護

為了更好地實施沿空留巷，保證留巷安全，綜合考慮巷道原有的支護強度，決定在超前43308回采工作面100 m范圍內(nèi)重新對運輸巷頂部進行錨索加鋼帶補強支護。補強支護選用?22 mm× 6500 mm錨索、230 mm×3 mm的W鋼帶，錨索支護間排距2100 mm×1500 mm，每排由3根錨索與1條W鋼帶組成，采用300 mm×300 mm× 15 mm的鋼托盤和2支Z2370樹脂錨固劑，要求預(yù)緊力不低于50 k N，補強支護斷面見圖1（b）。

圖1　工作面運輸巷支護參數(shù)

2.2.2滯后單體補強支護

在沿空留巷過程中，由于受劇烈采動影響的往往只是回采工作面前后方的某一地段，隨著工作面采過一定距離后，受采動影響也會逐漸減弱，所以沒有必要對整條巷道都按劇烈采動影響的要求進行支護，只需要等工作面回采后就近工作面進行適當(dāng)臨時支護。綜合考慮相鄰工作面在回采期間的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及43308工作面的來壓情況，對工作面運輸巷采用外注式單體支柱配11#工字鋼梁滯后補強支護。根據(jù)巷道基本參數(shù)選用DW2.2外注式單體液壓支柱和4 m工字鋼梁，采用一梁四柱的支護方式，排距為1 m。根據(jù)工作面礦壓顯現(xiàn)的具體情況，滯后工作面的補強支護長度定為100～150 m，單體補強支護見圖2。

2.3柔?；炷料锱灾ёo

為防止回采過程中采空區(qū)冒落的矸石影響柔?；炷恋氖┕?，保證施工安全并方便掛設(shè)柔模，在柔?；炷翂w外側(cè)提前進行木點柱及菱形金屬網(wǎng)聯(lián)合支護（見圖2）。工作面每向前推進一刀，便在端頭支架尾部規(guī)定位置處支護兩根木點柱，木點柱排距為0.8 m，并選用網(wǎng)格為40 mm×40 mm的菱形金屬網(wǎng)，單片金屬網(wǎng)寬度為1.1 m，長度為10 m，將4片金屬網(wǎng)聯(lián)合起來鋪設(shè)在端頭支架前方，拉架后網(wǎng)片自動與木點柱接觸形成擋矸網(wǎng)。為了保護頂部錨網(wǎng)支護的完整性，避免在拉架過程中損壞錨索、網(wǎng)片，在前兩架端頭支架上部分別插入兩根6 m長的工字鋼，并嚴(yán)禁帶壓移駕。

圖2　單體補強支護斷面圖

巷旁支護為柔?；炷翂Γ窃谶\輸巷靠近正幫側(cè)澆筑一道連續(xù)的柔?；炷翂w?；炷翂挾葹? m，根據(jù)巷道高度變化，混凝土墻高度為2.1～2.4 m，混凝土標(biāo)號為C20。為保證混凝土墻體的支護效果，在澆筑柔?；炷翂w過程中，需在墻體中打設(shè)?20 mm×1100 mm錨桿，錨桿間排距為900 mm×1000 mm，混凝土墻體中打設(shè)的錨桿兩端分別加固150 mm×150 mm×10 mm托板，并在每個墻體單元外側(cè)設(shè)一個注漿口，柔模混凝土墻體見圖3。

圖3　柔?；炷翂w

由于柔性模板具有透水不透漿、支模速度快、不回收、自成型等特點，而且尺寸可按要求制作，所以根據(jù)43308運輸巷的斷面大小及周圍的施工條件，決定每個單元柔?；炷翂K規(guī)格為3 m×1 m ×（2.1～2.4 m）（長×寬×高），特殊情況長度為2 m。

柔模混凝土采用山砂、碎石、粉煤灰、水泥及專用外加劑等就地材料配制而成，它與普通混凝土相比具有支護強度大、凝固速度快等優(yōu)點?；炷林械氖恿揭话銥?～16 mm，砂率通常為45%～50%，水灰比0.5～0.6，坍落度通常為180～200 mm。柔?；炷潦┕? d后，混凝土的強度可達(dá)到20 MPa，日推采速度最快可達(dá)到14 m，完全能夠滿足工作面的日常推進要求。

3　支護效果監(jiān)測

為了進一步掌握沿空留巷后巷道礦壓變化情況，通過測定錨索拉力、單體支柱壓力及巷道墻體壓力掌握礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。

通過觀察端頭支架后方錨索拉力變化情況，發(fā)現(xiàn)在滯后工作面10～20 m段錨索拉力呈上升趨勢，且上升速度較快，20～30 m段安裝的錨索拉力變化最不明顯，30 m處錨索拉力達(dá)到最大，最大時為400 k N，30 m后錨索拉力又開始下降。

通過對單體支柱的壓力表監(jiān)測，靠柔模墻體一側(cè)的單體支柱壓力變化最為明顯，在距工作面60 m處壓力達(dá)到最大，最大時為40 MPa。

對于柔模墻體，在距工作面30 m處壓力明顯上升，在60 m處壓力達(dá)到最大，最大值為10 MPa，隨后壓力又開始下降，在距工作面約100 m時壓力趨于穩(wěn)定。

通過回采過程中的礦壓監(jiān)測及巷道頂幫變化情況分析，采用柔?；炷良俺把a打錨索、臨時單體支柱支護后，有效控制了巷道的頂、幫變化。工作面回采過程中，巷道的頂、幫及壓力變化較為穩(wěn)定，巷道整體穩(wěn)定性較好。

4　經(jīng)濟效益評價

43308工作面實行沿空留巷技術(shù)，不僅為工作面實現(xiàn)Y型通風(fēng)創(chuàng)造了條件，而且創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益。據(jù)測算，由于留巷少掘一條巷道，可減少掘進成本約970萬元，同時多回收煤炭約7.4萬t，按當(dāng)時噸煤利潤及資源價款計算，多回收煤炭可產(chǎn)生經(jīng)濟效益約1600萬元，去除實際留巷成本約1580萬元，榆家梁煤礦43308工作面實行沿空留巷可產(chǎn)生凈利潤近千萬元。

實踐表明，對淺埋深、薄基巖、多煤層同時快速開采的安全高效礦井采用柔?；炷吝M行沿空留巷支護，技術(shù)合理、沿空巷道穩(wěn)定。榆家梁煤礦43308工作面沿空留巷的成功實施為神東礦區(qū)沿空留巷的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，同時也為全國其他淺埋煤層沿空留巷提供了有益借鑒。

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（責(zé)任編輯 張毅玲）

Application research of gob-side entry retaining in fully mechanized working face with shallow burial depth and thin bed rock

Wang Haibing
（Shenhua Group Co.，Ltd.，Dongcheng，Beijing 100011，China）

The application situation of gob-side entry retaining technology in No.43308 working face of Yujialiang Coal Mine was introduced，the roadway support technique in working face and the construction situation of roadway-side flexible support by concretes were described. The monitoring results of gob-side entry retaining showed that after gob-side entry retaining was put into practice in No.43308 working face，the pressure changes of roadway＇s roof and sides were basically stable，and the overall stability of roadways was quite good.Meanwhile，this application created remarkable economic benefits and generated profits nearly ten million Yuan.

shallow coal seam，fully mechanized working face，gob-side entry retaining，Yujialiang Coal Mine

TD353

A

王海兵（1976-），男，內(nèi)蒙豐鎮(zhèn)人，碩士，高級工程師，多年來一直從事煤炭開采技術(shù)研究工作。