淺析頂板不穩(wěn)定時(shí)沿空留巷支護(hù)技術(shù)*

鐘 偉，吳秀儀，劉從輝，沙 州

（1.普安縣工業(yè)貿(mào)易和科學(xué)技術(shù)局，貴州 普安 561500；2.三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

1 引言

為了提高煤炭資源回采率，減少萬噸掘進(jìn)率，降低開采成本，緩和采掘關(guān)系，實(shí)現(xiàn)無煤柱開采，需采用一定的支護(hù)技術(shù)將上一區(qū)段的順槽保留，供留給下一個(gè)區(qū)段工作面回采時(shí)使用。工作面采過后，將運(yùn)輸順槽保留下來，以便下區(qū)段工作面回采時(shí)使用，所留巷道被稱為沿空留巷。 沿空留巷可最大限度地回收煤炭資源，減少資源損失率［1-3］。

2 沿空留巷技術(shù)現(xiàn)狀

沿空留巷技術(shù)目前主要有以下幾種形式。

（1）砌體墻法：主要采用矸石砌墻或現(xiàn)澆混凝土墻［4-5］，該方法屬于剛性支撐，可有效防止頂板下沉。但因支護(hù)體需在工作面回采后才能實(shí)施，存在支護(hù)滯后的問題，不能及時(shí)有效支撐頂板，容易造成頂板下沉量過大，導(dǎo)致巷道斷面嚴(yán)重縮減，不利于下區(qū)段的回采工作。

（2）高水材料巷旁充填留巷法：該方法支撐及時(shí)、支撐體強(qiáng)度高［6-8］，適合進(jìn)行大規(guī)模的沿空留巷，是目前大型煤礦無煤柱開采中主要采用的留巷方式， 但該留巷工藝復(fù)雜、成本高，且對煤層的賦存條件要求高。

（3）密集支架形式：可對巷道的頂板進(jìn)行有效支護(hù)，使所保留的巷道斷面滿足下區(qū)段回采時(shí)的使用要求，但存在支護(hù)材料品種多、工作量大、采空區(qū)隔離效果差等問題。

傳統(tǒng)的沿空留巷技術(shù)適合于煤層賦存條件好、地質(zhì)構(gòu)造簡單時(shí)的大規(guī)模的沿空留巷。這些沿空留巷技術(shù)極大地提高了煤炭資源的回采率，大幅降低了開采成本［1］。但在煤層頂板不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜時(shí)短距離的沿空留巷，如仍采用這些留巷技術(shù)，將出現(xiàn)留巷成本高、效果差的問題。

因此，為了解決以上不足，需研究一種適合煤層頂板不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜時(shí)短距離的沿空留巷技術(shù)。

3 頂板不穩(wěn)定時(shí)的沿空留巷技術(shù)

頂板不穩(wěn)定段時(shí)沿空留巷技術(shù)包括順槽的超前加強(qiáng)支護(hù)與順槽的采后支護(hù)。以某礦井1701采煤工作面運(yùn)輸順槽為實(shí)例，對頂板不穩(wěn)定時(shí)沿空留巷技術(shù)進(jìn)行說明。

3.1 工程概況

1701工作面垂直埋深 130m左右，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，煤層底板起伏不平，煤層厚度變化較大。頂板巖層裂隙發(fā)育，頂板較破碎。順槽的長度僅有200m。掘進(jìn)過程中，采取工字鋼架棚的支護(hù)方式，架棚支護(hù)有上幫棚腿、頂梁、下幫棚腿及木枇組成。

因該工作面較短，造成采掘接替緊張。為保持礦井生產(chǎn)的連續(xù)性，同時(shí)降低采礦成本，實(shí)現(xiàn)無煤柱開采技術(shù)，提高資源回采率，需采用沿空留巷技術(shù)以保留1701運(yùn)輸順槽。保留的運(yùn)輸順槽將作為下區(qū)段采煤工作面1703的回風(fēng)順槽。

3.2 順槽的超前加強(qiáng)支護(hù)

1701采煤工作面在向前推移時(shí)，在工作面下出口20m～30m范圍內(nèi)進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)。超前加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，如圖1所示。

（1）錨索支護(hù)：在距離上幫500mm處垂直頂板打孔安裝錨索。錨索長度為7m，索間距為6m。

（2）單體（單體液壓支柱）+鉸接梁：在距離梁端300mm處的頂梁下鋪上木板，然后掛上鉸接梁、安設(shè)單體，單體要求穿柱鞋。

當(dāng)工作面推移至靠上幫棚腿時(shí)，需拆除上幫棚腿，保留下幫棚腿。

圖1 順槽的超前支護(hù)斷面圖

3.3 順槽的采后支護(hù)

當(dāng)工作面回采以后及時(shí)恢復(fù)上幫棚腿，然后工作面后進(jìn)行每隔8m打一木垛，木垛底部要鋪設(shè)5塊方木?？拷锏肋叺哪径庖３制街?，木垛與上幫棚腿3保持0.8m的距離；用裝滿煤矸渣的編織袋整齊堆放在空隙之間，如圖2所示。

采用該技術(shù)進(jìn)行沿空留巷，很好地保留了1701運(yùn)輸順槽，該順槽在1703回采中作為回風(fēng)順槽使用。在1703采煤工作回采過程中，該順槽的有效斷面滿足礦井通風(fēng)要求。通過沿空留巷技術(shù)很好地解決了礦井采掘接替緊張的現(xiàn)狀，保障了礦井的聯(lián)系生產(chǎn)，降低采礦成本，提高資源回采率。

圖2 順槽的采后支護(hù)斷面圖

4 結(jié)論

（1）組合式超前支護(hù)：沿空留巷技術(shù)與超前支護(hù)相結(jié)合，使支護(hù)效果更合理。采用錨索、單體+鉸接頂梁的組合支護(hù)方式進(jìn)行超前支護(hù)，可使順槽在工作面超前壓力作用下較好地保留。

（2）應(yīng)用煤矸渣進(jìn)行充填：采用采煤工作面、順槽中隨處可見的煤矸渣，先把煤矸渣裝到編織袋，然后用編織袋堆放在木垛之間的空隙，起到隔離采空區(qū)的作用。

（3）留巷的有效斷面大：傳統(tǒng)的留巷技術(shù)通常是在原順槽中采取加強(qiáng)支護(hù)的措施進(jìn)行留巷，致使最終的順槽有效斷面減小，從而影響下區(qū)段回采工作。而在采空區(qū)一側(cè)通過打木垛，在木垛之間堆放編織袋，可較好的保留原順槽的有效斷面。

（4）沿空留巷成本低：采用錨索、單體+鉸接頂梁進(jìn)行超前支護(hù)，木垛+編織袋來隔離采空區(qū)，比高水材料巷旁充填留巷法、砌體墻法的留巷成本低，從而進(jìn)一步降低礦山企業(yè)的生產(chǎn)成本。采用該系統(tǒng)進(jìn)行沿空留巷，可使沿空留巷成本低、安全性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工方便，因此該沿空留巷技術(shù)適用范圍廣。