“三軟”厚煤層綜放工作面沿空留巷技術(shù)研究

摘要：沿空留巷是無(wú)煤柱連續(xù)開(kāi)采、煤與瓦斯共采以及煤層群連續(xù)卸壓開(kāi)采等技術(shù)的空間基礎(chǔ)。實(shí)踐應(yīng)用表明：綜放沿空留巷圍巖控制技術(shù)的研究成功不僅可以提高煤炭采出率、降低巷道掘進(jìn)率、緩解采掘時(shí)間緊矛盾，其技術(shù)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，為以后的“三軟”煤層沿空留巷技術(shù)提供寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)有利于節(jié)約成本，對(duì)礦井采掘接替平衡有重要意義。

關(guān)鍵詞：三軟厚煤層；沿空留巷；技術(shù)研究

鄭煤集團(tuán)大平煤礦21101綜放工作面位于21采區(qū)中部，煤層傾角13～26°，平均煤厚8.3m，平均傾角19°，水文地質(zhì)條件中等，總體上為一東南傾單斜構(gòu)造形態(tài)，地質(zhì)條件中等，煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度約為6.3m，直接底為泥巖，厚度約為6.5m，老底為灰?guī)r，厚度約為5.0m。

一、沿空留巷技術(shù)方案的確定

大平煤礦處于礦井開(kāi)采末期，資源日益枯竭，加之近年來(lái)煤炭形勢(shì)嚴(yán)峻，施工人員逐步減少，掘進(jìn)施工力量急劇下降，而21101綜采面接替面為相鄰21121綜采面，若采用原有常規(guī)生產(chǎn)模式，21101綜采工作面結(jié)束后開(kāi)始掘進(jìn)21121綜采面上付巷將導(dǎo)致礦井接替脫節(jié)。為了緩解21101與21121工作面接替問(wèn)題，需在21101下付巷實(shí)施沿空留巷技術(shù)。

為了緩解21101工作面與21121工作面接替緊張的問(wèn)題。通過(guò)深入分析工作面地質(zhì)條件、原有支護(hù)方式，在不影響工作面正?；夭傻那疤嵯?，少掘一條巷道，減少生產(chǎn)成本，保證了工作面的接替。

二、沿空留巷方案

（一）施工工藝

上抬梁加固巷道（超前100m）——打錨索（同步）——單抬棚加固（超前20m）——施工機(jī)頭缺口（超前3.5-5m）——去腿——過(guò)架——恢復(fù)U型鋼腿——巷旁支護(hù)（單體柱加鉸接梁支護(hù)、支丁、垛充填袋，滯后3.5m）——打抬棚加固留巷段、緊固錨索（滯后30m）。

（二）超前加固

1.抬梁加固

目前巷道兩幫距底600-800mm各有一道抬梁，為了加固U型鋼巷道，采用五道抬梁連鎖加固，補(bǔ)上抬梁位置：正頂部一道，下幫二碼以上200-400mm位置一道，上幫長(zhǎng)短梁搭接處以上200-400mm一道。

2.錨索加固

抬梁加固后需進(jìn)行補(bǔ)打錨索加固，錨索直徑18.9mm，長(zhǎng)度6-8m，每棚2根，每?jī)膳锎蛟O(shè)一排，偏中線向下幫0.8m處一根，下幫梁腿搭接處一根，錨索托梁采用0.8m長(zhǎng)工字鋼加工而成，礦工鋼兩端托住U型鋼支架。

3.抬棚加固

距離切巷20-30m時(shí)，采用3.5m單體柱或特殊U型鋼抬梁打設(shè)抬棚加固，單體柱初撐力不小于90kN。

（三）機(jī)頭缺口施工方案

1.自21101下付巷安全出口位置沿21101下付巷采用全錨網(wǎng)支護(hù)方式向外施工，超前工作面3.5-5m。

2.全錨網(wǎng)支護(hù)段凈寬3.5m，凈高2.5m，凈斷面8.75m2。

3.由綜采支架前探梁位置向前進(jìn)行剔頂，施工0.8m后，將21101下付巷上幫編織網(wǎng)鋪設(shè)在施工處頂部，然后及時(shí)鋪鋼筋網(wǎng)，上鋼筋梯，先施工臨近巷道（肩窩處）的一根錨桿，再施工剩余的錨桿，若頂部6根錨桿施工結(jié)束后，巷道下寬不能滿足要求時(shí)，需再施工一根錨桿，間距以滿足巷道凈寬為準(zhǔn)，錨桿施工結(jié)束后施工4根錨索。

4.施工期間，頂部采用4-4.5m鋼筋梯進(jìn)行護(hù)頂，護(hù)頂后長(zhǎng)出部分鋼筋梯折至21101下付巷頂部，并采用錨桿固定，防止肩窩處煤體掉落。

5.施工期間，左幫采用2.5m單體柱配合鉸接梁、椽子、舊皮帶閉嚴(yán)，根據(jù)施工進(jìn)度，需在迎頭打閉子時(shí)，采用2.5m單體柱配合椽子、舊皮帶將迎頭閉嚴(yán)。

6.施工后，巷高不低于2.5m，在中部線位置打一道抬棚加固。

（四）支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

21101下付巷沿空留巷處于原煤區(qū)施工，根據(jù)巷道頂煤厚度及頂板巖性考慮選用懸吊理論進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，根據(jù)不穩(wěn)定巖層的厚度計(jì)算錨桿（索）長(zhǎng)度，根據(jù)錨索懸吊不穩(wěn)定巖層的重量確定計(jì)算錨桿（索）數(shù)量。結(jié)合理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，確定選用錨索長(zhǎng)度8m，頂部布置4根錨索，間距1000mm，排距700mm。

三、巷旁支護(hù)

隨工作面推進(jìn)，沿綜采支架側(cè)后方采用坑木支丁、充填袋配合噴漿工藝進(jìn)行沿空留巷。

（一）施工準(zhǔn)備

1.為了降低老頂垮落、頂板來(lái)壓對(duì)巷旁支護(hù)的影響，有利于人員操作安全，在工作面回采期間，機(jī)頭6架支架不放頂煤，下出口三架尾梁完全升起，不得隨意升降，第四架尾梁升起三分之二，第五、六架尾梁升起三分之一。此段區(qū)域的頂煤隨支架前移自然垮落在采空區(qū)，作為采空區(qū)充填物，以減少直接頂垮落高度。

2.在綜采支架尾部機(jī)頭缺口頂部錨網(wǎng)支護(hù)上邊界處必須采用單體柱配合小徑木、竹笆、椽子和第五架、第六架上的雙抗網(wǎng)，進(jìn)行閉幫，防止采空區(qū)躥碴傷人，回采過(guò)后打設(shè)一排單體柱進(jìn)行閉幫和預(yù)留回撤單體柱通道。

3.施工前將所需的材料和工具準(zhǔn)備到位，按照每3.0m進(jìn)行一次巷旁支護(hù)，預(yù)計(jì)每次投入坑木 20-25根，充填袋20-30個(gè)。

（二）坑木支丁、垛充填袋

1.當(dāng)支架前移3.0m后，及時(shí)在采空區(qū)距離U型鋼腿1.0m處進(jìn)行坑木支丁，坑木規(guī)格：長(zhǎng)2.0-2.4m、要求坑木必須接頂，若無(wú)法接頂時(shí)，可采用合適厚度的方木接頂。

2.支丁結(jié)束后，采用充填袋將坑木丁與U型鋼支架之間填嚴(yán)背實(shí)，如圖1所示。

3.坑木丁、充填袋施工結(jié)束后，將風(fēng)布上側(cè)閉幫的單體柱回撤，采空區(qū)垮落的松散煤體將坑木丁和單體柱之間的空間填實(shí)，如不垮落，可將編織網(wǎng)割破。

4.隨施工進(jìn)度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)有害氣體及漏風(fēng)情況，在切巷后方實(shí)施沿空留巷段巷道采空區(qū)幫噴漿封閉。

（三）滯后加固

當(dāng)工作面回采過(guò)后，及時(shí)采用特殊U型鋼加固，滯后加固緊跟工作面切巷，加固長(zhǎng)度不小于100m，加固采用一節(jié)或二節(jié)廢舊U型鋼抬梁加工而成的立柱，立柱支設(shè)在U型支架抬梁上，每米3根，頂部一根，巷道兩幫各一根（傾斜支設(shè)）。當(dāng)滯后支護(hù)距離達(dá)到100m，且礦壓穩(wěn)定，巷道表面不發(fā)生明顯變形或變形量較小時(shí)，方可拆除滯后支護(hù)。

（四）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

該段巷道內(nèi)共設(shè)置三組巷道移近量觀測(cè)點(diǎn)，設(shè)置方法為在同一架U型鋼支架上設(shè)置四個(gè)點(diǎn)，其中1-2為下幫豎直變化量，2-3為下寬水平變化量，3-4為上幫豎直變化量，1-4為上寬水平變化量。

由圖可知，沿空留巷巷道變形開(kāi)始變形速率較大，隨著工作面逐步推進(jìn)，變形速率逐步減小，2個(gè)月左右，巷道變形速率趨于穩(wěn)定，截止到2017年11月底，21101工作面下付巷沿空留巷簡(jiǎn)單落底后巷道整體巷道高度保持在2.8m左右，且變形以空區(qū)幫二碼位置下沉量最大，這與沿空留巷上覆巖層破斷、回轉(zhuǎn)所分析的受力狀態(tài)所形成的巷道狀況相一致。

四、效益分析

21101工作面接替面為21121工作面，21101工作面計(jì)劃在2017年2月回采結(jié)束，21101下付巷如不采用沿空留巷，則必須進(jìn)行沿空掘巷，260m工程量需4-5個(gè)月的施工時(shí)間，加上工作面搬家倒面的時(shí)間，最早可在2017年8月回采21121工作面；采用沿空留巷后，只需對(duì)巷道進(jìn)行局部落底和整修處理，施工時(shí)間不足一個(gè)月，這樣工作面可提前3-4個(gè)月于2017年4月投入生產(chǎn)，為緩解礦井接替緊張局面爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間。

五、結(jié)語(yǔ)

綜放沿空留巷圍巖控制技術(shù)的研究成功不僅可以提高煤炭采出率、降低巷道掘進(jìn)率、緩解采掘緊矛盾，其技術(shù)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。本次沿空留巷技術(shù)方案是鄭煤集團(tuán)在“三軟”煤層的大膽嘗試，為以后的“三軟”煤層沿空留巷技術(shù)提高寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)有利于節(jié)約成本，對(duì)礦井采掘接替平衡有重要意義，具有較好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：王國(guó)杰（1982-），男，河南沈丘縣人，助理工程師，2010年畢業(yè)于河南理工大學(xué)，現(xiàn)在鄭煤集團(tuán)大平煤礦從事技術(shù)管理工作。endprint