突出礦井高水材料沿空留巷技術研究與應用

張紅軍，丁可可

(河南能源化工集團永煤公司，河南 永城 476600)

突出礦井高水材料沿空留巷技術研究與應用

張紅軍，丁可可

(河南能源化工集團永煤公司，河南 永城 476600)

車集煤礦為煤與瓦斯突出礦井，瓦斯治理對礦井掘進效率影響較大，為保證礦井正常采掘接替、降低巷道掘進率，采用高水材料巷旁充填技術進行沿空留巷。從高水材料巷旁充填設計與留巷工藝兩個方面介紹突出礦井沿空留巷技術的應用與優(yōu)化，并對留巷效果進行觀測。觀測結果表明：沿空留巷效果較好，最終平均寬度4.24m，平均高度2.35m，留巷斷面可達到10m2，可以滿足綜采工作面安全生產需要。

突出礦井；高水材料；沿空留巷

Studying and Application of Gob-side Entry Retaining High Water Material of Rock Burst Mine

回采巷道是煤礦井巷主要的巷道，回采巷道長度約占60%以上，因沿空留巷具有一系列的技術經濟優(yōu)勢，所以沿空留巷作為維護回采巷道的首選方式是必然的趨勢[1]。國內專家學者對沿空留巷理論與技術研究做了大量工作，沿空留巷技術在綜采工作面不斷推廣應用，并取得了良好的經濟效益[2-6]。

車集煤礦為煤與瓦斯突出礦井，受到火成巖侵入、瓦斯治理等因素的制約，巷道掘進速度緩慢，影響正常采掘接替。為有效解決以上問題，并消除孤島工作面、實現連續(xù)開采，車集煤礦在2709工作面實施高水材料巷旁充填沿空留巷技術。

1 工程概況

1.1 工作面概況

2709工作面位于27采區(qū)南翼，2709下巷埋深-672.5～-742.5m，走向長度為788m，該區(qū)域揭露二2煤層，2709工作面煤層厚度0～5.1m，平均為3.05m；煤層傾角9～19°，平均12°。2709工作面下巷傾角平均6°，下巷附近工作面的傾角約為4～15°，平均8°。頂底板巖性如表1所示。根據探測，煤層中存在火成巖侵入區(qū)，煤炭回采在一定程度上會受到火成巖入侵的影響；該煤層屬Ⅲ類不易自燃煤層；煤塵無爆炸危險性；最大相對瓦斯涌出量為7.56m3/t；地壓在局部地段顯現明顯。

1.2 2709工作面下巷支護參數

2709工作面下巷采用錨網索聯合支護，設計斷面寬4.2m，高2.5m。巷道頂板采用錨網索聯合支護，采用φ22mm×2200mm高強錨桿，錨桿間排距800mm×800mm；頂板鋪設網孔規(guī)格為70mm×70mm的鋼筋網；頂板每排使用1片6眼4.2m的M鋼帶；頂板施工4排錨索梁支護，錨索梁“邁步布置”，錨索規(guī)格為φ18.9mm×7200mm，錨索梁采用16號槽鋼加工，眼距1600mm。兩幫采用φ22mm×2200mm高強錨桿支護，使用豎向M鋼帶，錨桿排距為800mm，鋪設小眼點焊鋼筋網。下幫中部打設一排走向錨索，錨索規(guī)格為φ18.9mm×6000mm，錨索梁采用16號槽鋼加工，眼距1600mm。錨(索)網梁支護方式如圖1所示。

表1 頂底板巖性

2 充填工藝流程

巷旁充填選用高水充填材料，水與固體充填料(甲料+乙料)質量比為1.8∶1；根據生產進度與充填組織要求，使用額定工作壓力8MPa，額定工作流量700L/min的ZBYSB700/8-55型煤礦用液壓雙液注漿泵與φ57mm×6mm無縫鋼管(甲料、乙料漿液單獨輸送)來完成漿體的泵送工作。具體流程如圖2所示。

圖1 2709工作面下巷巷道支護示意

3 沿空留巷支護設計

3.1 巷旁充填體幾何參數

從充填體穩(wěn)定性及技術經濟最佳等方面綜合考慮來確定充填體幾何形狀與尺寸，通過數值模擬計算等手段，結合工程類比，確定2709工作面下巷沿空留巷充填斷面選擇為矩形，高度2.4m、寬度3.8m，并充填體中置入22mm×4100mm 錨栓，以限制充填體水平變形。

圖2 2709工作面下巷沿空留巷巷旁充填工藝流程

3.2 沿空留巷加強支護設計

為保證巷旁充填工作安全順利進行，減輕工作面采動時支承壓力對巷道的影響，確保留巷達到較好效果，在對巷旁充填作業(yè)點進行可靠支護，形成安全工作空間的同時，還需對工作面前后方巷內進行臨時補強支護。

(1)巷道超前補強支護 在巷道非回采側幫中部補打1根φ18.9mm×6000mm低松弛鋼絞線錨索，排距為1.6m，以限制煤壁在礦壓作用下被壓酥而導致片幫進而影響巷道的穩(wěn)定。

(2)巷道超前支護 2709工作面回采巷道超前加強支護距離20m。超前支護采用4組(8臺)超前支護支架，初撐力要求不小于15MPa。

(3)工作面后方巷道臨時加強支護 采用單體支柱配合Π型梁架棚支護(1梁3柱，棚距為800mm)，加強范圍為滯后工作面煤壁約60m，在地質條件較差的地段需適當擴大加強范圍。

(4)巷旁充填支護 待充填區(qū)域支護：架前進行錨網支護，錨桿間排距為800mm×600mm，架后補打錨索+走向鉸接梁棚支護；充填作業(yè)道：架后打設雙排走向鉸接梁棚支護，采空區(qū)側一排主要作用為擋矸，充填體側支護棚作用為加固支護；充填體支護：在充填體中植入錨栓，間排距800mm×800mm，配合W型鋼帶和木托盤使用，達到加強充填體強度和穩(wěn)定性的目的。

加強支護設計見圖3。

圖3 加強支護示意

4 現場應用與效果分析

4.1 沿空留巷效果

車集煤礦2709工作面下巷沿空留巷778m。沿空留巷結束后，對巷道圍巖變形情況進行觀測(如圖4所示)，沿空留巷平均寬度4.24m，平均高度2.35m，基本可以滿足巷道設計尺寸要求(寬度4.2m，高度2.5m)，沿空留巷效果較好，基本滿足后期工作面回采需要。

圖4 沿空留巷斷面尺寸

同時經過對巷道及充填體支護優(yōu)化，充填體完整性和穩(wěn)定性得到保證。從2015年9月沿空留巷結束至今的10個月時間里，基本未出現變化。

4.2 瓦斯治理效果

(1)2709工作面下巷通過2709回風聯巷、2713底板抽放巷與27回風巷相連，可以利用沿空留巷成巷段作為工作面回風巷。實現上巷、下巷進風、沿空留巷回風的Y型通風方式，解決了沿空留巷局部通風機通風所帶來的風流穩(wěn)定性差、維護工程量大及U型通風所帶來的隅角瓦斯積聚、超限問題。

(2)在沿空留巷內施工下一工作面順層抽放鉆孔，提前對下一工作面瓦斯進行瓦斯治理，有效延長了瓦斯抽放時間、提高了瓦斯抽放效果。

(3)高水材料充填體密閉性較好，可以有效封閉采空區(qū)，防止采空區(qū)瓦斯涌出。同時在充填體上部采取埋設管路進行瓦斯抽放，進一步降低采空區(qū)瓦斯?jié)舛取?/p>

4.3 工作面推進度

工作面進行沿空留巷時，工作面生產組織按照早班檢修(同時安排沿空留巷班人員進行充填作業(yè))，中班割煤6刀/d，夜班進行瓦斯治理措施的流程進行。全月推進度108m/月(與原生產組織進度一致)。經過對工作面的生產組織的優(yōu)化，充填作業(yè)和早班檢修進行平行作業(yè)，保證了沿空留巷不影響工作面的推進度。

5 結 論

2709工作面采用高水材料巷旁充填沿空留巷技術，留巷效果較好，滿足后期回采需要。同時沿空留巷為瓦斯治理贏取了時間，大大降低了巷道掘進量，使得工作面提前10個月具備回采條件，保證了礦井的正常采掘接替；實現無煤柱連續(xù)開采，增加了煤炭資源采出率的同時避免形成孤島工作面。

[1]華心祝.我國沿空留巷支護技術發(fā)展現狀及改進建議[J].煤炭科學技術，2006，34(12)：78-81.

[2]袁 亮.低透氣性煤層群無煤柱煤氣共采理論與實踐[J].中國工程科學，2009，11(5)：72-80.

[3]袁和生.煤礦巷道錨桿支護技術[M].北京: 煤炭工業(yè)出版社，1997.

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[5]徐張保.綜采工作面巷旁充填護巷理論及技術[J].煤礦安全，2010，41(9)：39-41.

[6]張振芳，魏 城，李聞杰.綜采工作面巷旁充填護巷理論及技術[J].煤礦安全，2010,41 (9)：65-67.

[7]勾密峰，管學茂，張海波.粉煤灰巷旁充填膠凝材料的制備與機理分析[J].煤礦安全，2009,41 (12)：5-7.

[8]黃艷利，張吉雄，巨 峰.巷旁充填沿空留巷技術及礦壓顯現規(guī)律[J].西安科技大學學報，2009，29(5)：515-520.

[責任編輯：林 健]

特殊采煤與礦區(qū)環(huán)境治理

2016-08-22

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.01.018

張紅軍(1977-)，男，河南滑縣人，工程師，主要研究方向為巷道支護技術應用。

張紅軍，丁可可.突出礦井高水材料沿空留巷技術研究與應用[J].煤礦開采，2017，22(1)：77-79，35.

TD353.8；TD322.3

B

1006-6225(2017)01-0077-03