厚煤層大斷面巷道柔模混凝土沿空留巷應(yīng)用研究

[摘 要]為了解決采掘接續(xù)緊張的局面，在金鳳煤礦厚煤層中進行柔模混凝土大斷面沿空留巷，采用錨網(wǎng)索進行巷道補強支護，柔?；炷吝M行巷旁支護，工字鋼配合Π型梁進行臨時支護，取得了很好的支護效果，緩解了采掘接續(xù)的緊張局面，提高回采率，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟和社會效益。

[關(guān)鍵詞]厚煤層；大斷面巷道；柔?；炷粒谎乜樟粝?；支護

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）07-0188-02

1.柔?；炷裂乜樟粝锖喗?/p>

柔模混凝土沿空留巷是緊跟工作面回采，在工作面端頭支護效應(yīng)消失前，在支架或單體支柱掩護及支撐下，將可調(diào)凝調(diào)強自密實混凝土泵入一次性柔性模板內(nèi)，在采空區(qū)與運順槽之間砌筑一道密閉混凝土連續(xù)墻，彌補回采造成的巷道一幫的缺失，與原有巷道內(nèi)的支護形成一個整體，共同承擔回采動壓及其它的巷道壓力，維護巷道穩(wěn)定，并隔絕瓦斯等有害氣體，防止采空區(qū)自然發(fā)火，使所保留的巷道作為下一個相鄰回采工作面的回風巷或運輸巷。

柔?；炷辆哂休^大的早期初撐力及可縮量的特性，并繼承了混凝土后期支護的剛性，為沿空留巷中的先柔后剛巷旁支護。采用柔?；炷梁笃趧傂韵锱灾ёo，實現(xiàn)了切頂卸載，使巷道變形量小，巷道支架受力小，在服務(wù)期內(nèi)巷道斷面滿足生產(chǎn)需要，維修費用較低。柔?；炷林ёo技術(shù)一次施工面積大，形成的混凝土整體性好、強度高，且機械化程度高，施工速度快，在經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境及人文社會效益上都具有突出的優(yōu)越性。

2.工程概況

金鳳煤礦位于寧夏吳忠市東南部，距吳忠市約90km，距銀川市115km。金鳳煤礦是寧東能源化工基地規(guī)劃建設(shè)的大型礦井之一。金鳳煤礦開采區(qū)南北長11.5-12.0公里，東西寬1.9-3.5公里，面積41.0平方公里，主采3、4、6、12、17、18煤層等，設(shè)計資源儲量627.53Mt，可采儲量462.39Mt。礦井規(guī)模400Mt/a，服務(wù)年限66.1a。金鳳煤礦煤層埋藏較淺、傾角較小、構(gòu)造簡單，開采技術(shù)條件較好，煤層埋深50-300m。

011802綜采工作面為金鳳煤礦首采工作面，風、機兩巷及輔助運輸巷沿走向布置，回采工作面、聯(lián)絡(luò)巷沿傾向布置。011802工作面現(xiàn)已回采，由于下一工作面（011801工作面）有一段長約為950m的三角煤，為緩解生產(chǎn)接續(xù)緊張局面及提高煤炭資源回收率決定在011802工作面回風巷實行柔?；炷裂乜樟粝餆o煤柱開采。工作面巷道布置及沿空留巷位置圖如圖1所示。

3.沿空留巷巷道支護

3.1 巷道補強支護

011802回風巷原支護采用錨網(wǎng)索噴支護。頂板采用φ20×2200mm左旋無縱筋井螺紋鋼錨桿，錨桿間、排距為800×800mm；上幫采用φ20×1600mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，下幫采用φ20×1600mm的玻璃鋼錨桿；錨索規(guī)格φ15.24×5300mm，2000×2400矩形布置，頂部及上幫掛鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)采用φ6.5鋼筋加工而成，網(wǎng)孔規(guī)格150×150mm；下幫采用3000×2000的塑料網(wǎng)（網(wǎng)格55×55mm）。

011802回風巷直接頂屬復(fù)合型頂板，中間局部尖滅，與上部老頂直接接觸，易垮落。留巷后巷道凈斷面達到5m，為保證留巷時及留巷后巷道處于安全狀態(tài)，即所留巷道不出現(xiàn)冒頂、沿巷內(nèi)切頂現(xiàn)象，需在留巷前對留巷段巷道進行補強支護。

留巷后巷道斷面較大，為使巷道在留巷期間巷道不出現(xiàn)較大離層及巷內(nèi)切頂現(xiàn)象，補強支護采用錨索支護，補強錨索支護需在超前工作面回風巷50m以外完成。錨索規(guī)格φ15.24×5300mm，間排距2000×2400mm矩形布置。補強支護斷面圖及平面圖如圖2所示。

3.2 留巷澆筑空間支護

在回風巷端頭支架后方用單體支柱配合π型梁沿傾向架棚對采空區(qū)空頂部分進行臨時支護，一梁三柱，工字鋼梁同時作為掛設(shè)柔模的橫梁，不回收，工字鋼梁長2.5m，棚距1m；靠采空區(qū)側(cè)采用木點柱+塑料網(wǎng)支護（木點柱配合工字鋼梁掛設(shè)柔模），木點柱采用優(yōu)質(zhì)圓木，規(guī)格φ200×3300mm，間距700mm，擋矸網(wǎng)采用55×55mm雙層塑料網(wǎng)。澆筑空間支護斷面圖如圖3所示。

3.3 留巷巷旁支護

巷旁支護采用柔?；炷吝B續(xù)墻支護，連續(xù)墻澆注于采空區(qū)，柔?；炷翂?.0m，墻高3.6m—4m，柔模混凝土設(shè)計強度C25，留巷凈斷面5m，沿空留巷斷面支護見圖4所示。

3.4臨時加強支護

在沿空留巷過程中，受劇烈采動影響的僅是工作面前后方的某一地段，隨著工作面采過一定距離，采動影響也逐漸減弱，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，這就只需要進行臨時超前、滯后支護?；仫L巷超前支護、端頭支護及滯后支護均選用單體配π型梁一梁三柱支護，棚距1m，π型梁長度4.2m，超前支護30m。臨時加強支護平面圖如圖5所示。

4 施工實施過程

4.1 施工工藝及流程

011802工作面柔?；炷裂乜樟粝锸┕すに嚵鞒碳斑^程如圖6、圖7所示。

4.2 施工設(shè)備及布置

金鳳煤礦柔模混凝土沿空留巷選用柔?；炷林苽漭斔蜋C組進行施工，施工時混凝土采用二次攪拌工藝，第一次在地面攪拌干料，二次在井下加水攪拌。地面干料通過無軌膠輪車運至泵注混凝土工作面。

考慮到井上、下聯(lián)系不便，以及混凝土拌合物存放時間有限等因素，柔模混凝土采用二次攪拌工藝。一次攪拌在地面集中攪拌站進行，使用常規(guī)攪拌機將水泥、砂、石子外加劑等拌合干料，將干料用無軌膠輪車運到工作面以后再使用攪拌機加水攪拌，攪拌機與混凝土輸送泵連動，連續(xù)機械化作業(yè)?；炷帘?、上料機及攪拌機布置在回風巷距工作面不大于400m處，施工設(shè)備布置如圖8所示。

4.3 施工工藝要點

（1）生產(chǎn)班端頭支護工在回風巷端頭支架后方用單體支柱配合π型梁沿傾向架棚對采空區(qū)空頂部分進行臨時支護，一梁三柱，工字鋼梁同時作為掛設(shè)柔模的橫梁，不回收，工字鋼梁長2.5m，棚距1m；留巷澆筑空間靠采空區(qū)側(cè)采用木點柱+塑料網(wǎng)支護，支設(shè)柔模時將靠采空區(qū)的臨時支護單體取掉，鋼梁與木點柱同時用來掛設(shè)柔模，鋼梁也作為永久支護的一部分。

（2）掛模處靠采空區(qū)側(cè)用木點柱支護，木柱上掛擋矸網(wǎng)，木點柱直徑200 mm，當采空區(qū)側(cè)頂板破碎時需打設(shè)2排木點柱，間距800mm。打設(shè)木柱時直接把塑料網(wǎng)擠壓到頂板上，塑料網(wǎng)要從頂至底全斷面鋪設(shè)；網(wǎng)搭接不得小于0.2m，以保證搭接牢靠。

（3）回撤掛模處靠巷內(nèi)側(cè)單體以及靠采空區(qū)側(cè)用木點柱替換臨時支設(shè)的單體時嚴格遵循先支后回的作業(yè)程序。

（4）掛設(shè)柔性模板時，先要將柔模掛設(shè)位置處散落矸石等雜物清理干凈，柔模混凝土要落在實底上；對于虛底要進行加固處理。柔性模板掛設(shè)以后，將控制厚度的錨栓穿過模板，并在錨栓兩端上小托板及螺母，以防泵注過程中柔性模板脹破。

4.4 工程應(yīng)用效果及效益

（1）工程應(yīng)用效果

011802工作面回風巷沿空留巷歷時2個半月，留巷長度600余m，日平均留巷速度8m，最快速度14m/d，礦壓觀測表明留巷后巷道處于穩(wěn)定狀態(tài)，目前該工作面二次回采也已順利完成。

（2）取得的經(jīng)濟效益

011802工作面實施沿空留巷后，回收區(qū)段煤柱按25m寬，留巷長度600m，平均煤層高度3.8m，密度1.4噸/m3，回采率按照93%計算，多回收煤炭7.42萬噸，按當年噸煤價格300元計算，則可產(chǎn)生經(jīng)濟效益總額2226萬元。

沿空留巷每米成本比掘進少3000元，則600m節(jié)省成本180萬元。

兩項合計增加效益2406萬元。

5.結(jié)論

（1）目前國內(nèi)外沿空留巷技術(shù)多應(yīng)用于薄及中厚煤層，金鳳煤礦柔模混凝土沿空留巷留巷高度達3.8-4.2m，為厚煤層沿空留巷提供了新的技術(shù)方式。

（2）011802工作面柔?；炷裂乜樟粝锸菍⒒仫L巷保留下來，作為011801工作面的運輸巷使用，留巷凈斷面達5.2m，保證了下一工作面安裝、運輸車輛能順利通行。該大斷面原位留巷的成功為沿空留巷在厚煤層、大斷面中的推廣提供了技術(shù)支撐。

（3）011802工作面日平均推進度8m，采用柔?；炷林苽漭斔蜋C組進行泵注混凝土施工，施工速度快，不影響回采，施工質(zhì)量高。

（4）采用巷內(nèi)超前補強錨索、巷旁柔?；炷吝B續(xù)墻+懸挑工字鋼梁及巷內(nèi)架棚臨時支護等方式對沿空留巷巷道進行聯(lián)合支護，這種支護方式能適應(yīng)沿空留巷巷道較大變形，同時有效地抑制了上覆頂板的急劇下沉，為相似條件的沿空留巷巷道支護提供支護經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 孫恒虎，趙炳利.沿空留巷的理論與實踐[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1993.

[2] 陳勇，柏建彪，王襄禹，等.沿空留巷巷內(nèi)支護技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報，2012，37（6）：903-910.

作者簡介

杏喜平（1978-）男，寧夏銀川，西安科技大學(xué)畢業(yè)，高級工程師。