柔模澆筑技術(shù)在綜放工作面沿空留巷中的應(yīng)用

鄭帥亮

（山西高河能源有限公司，山西 長治 047100）

1 概 述

山西高河能源有限公司E1315工作面走向長度為610 m，傾向長度為320 m，工作面回采煤層為石炭系3#煤層，煤層平均厚度為6.7 m，采用綜合機(jī)械化放頂煤回采工藝。

為了提高工作面煤柱回采率，高河煤礦決定對E1315工作面及E1316工作面實(shí)行無煤柱回采，E1315工作面在回采期間進(jìn)行沿空留巷，沿空留巷巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.2×4.0 m，頂板預(yù)留頂煤厚度為2.7m。巷道頂板采用錨桿、錨索、W型鋼帶以及架設(shè)鋼棚等聯(lián)合支護(hù)，位于煤柱側(cè)巷幫采用錨桿、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，位于采空區(qū)側(cè)在切頂線附近架設(shè)一排走向單體支柱，并在單體柱與采空區(qū)之間依次鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)、風(fēng)帶，進(jìn)行擋矸及防止采空區(qū)瓦斯涌出。

E1315工作面在回采期間通過安裝在沿空留巷頂板的壓力監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，在架后0～150 m范圍內(nèi)E1315沿空留巷頂板受壓最大，在0～90 m范圍內(nèi)壓力呈逐漸上升趨勢，90～150 m呈下降趨勢，在架后150 m外頂板壓力趨于穩(wěn)定。工作面在前期回采階段，E1315沿空留巷在架后0～150 m范圍內(nèi)頂板出現(xiàn)局部破碎、冒頂現(xiàn)象，由于巷道兩側(cè)支撐力不均衡，造成采空區(qū)側(cè)頂板壓力加大，頂板下沉嚴(yán)重，兩幫處頂板形成落差為0.4 m的跨距，在切頂線附近支設(shè)的走向單體柱無法滿足頂板支護(hù)作用，支柱出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象，同時單體柱對采空區(qū)擋矸效果差，瓦斯涌出量大，在架后90～95 m處巷道內(nèi)瓦斯含量達(dá)1.8%，而且切頂線上方三角煤柱出現(xiàn)局部垮落，嚴(yán)重威脅著工作面安全回采。

2 柔模澆筑技術(shù)在沿空留巷中應(yīng)用

山西高河能源有限公司通過技術(shù)研究，決定在E1315沿空留巷采空區(qū)側(cè)采用柔模澆筑技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單體支護(hù)。

2.1 柔模澆筑技術(shù)原理

柔模技術(shù)就是工作面無煤柱回采后，在工作面端頭（尾）支護(hù)效應(yīng)消失前，在支架或單體支柱掩護(hù)下，將可調(diào)凝調(diào)強(qiáng)自密實(shí)混凝土注入一次性柔性模板內(nèi)，在采空區(qū)與沿空留巷之間砌筑一道密閉的柔模混凝土連續(xù)墻，人工構(gòu)筑巷道缺失支護(hù)體，與原有巷道內(nèi)的支護(hù)形成一個整體，共同承擔(dān)回采動壓及其他的巷道壓力，維護(hù)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，以便該巷用于相鄰工作面回采。

2.2 柔模澆筑技術(shù)在實(shí)際中應(yīng)用

（1）為了保證E1315沿空留巷采空區(qū)側(cè)人工柔模墻體施工安全，首先在沿空留巷施工單體液壓支柱及架設(shè)門式鋼棚進(jìn)行臨時支護(hù)，具體施工方案如下：① 單體支柱支設(shè)在距切頂線1.2 m處，單體柱沿巷道走向布置，共支設(shè)一排，柱間距為0.5 m。② 門式鋼棚主要由三根單體支柱和一根頂梁組成，門式鋼棚寬度為3.8 m，鋼棚垂直巷道布置，鋼棚間距為1.0 m，如圖1所示。

圖1 高河煤礦E1315沿空留巷柔模澆筑支護(hù)斷面示意圖

（2）E1315沿空留巷內(nèi)臨時支護(hù)施工完后，工作面在回采過程中為了防止柔模澆筑時澆筑空間頂煤及采空區(qū)矸石進(jìn)入沿空留巷內(nèi)，需對靠近沿空留巷側(cè)2組液壓支架后方頂煤進(jìn)行預(yù)留并控制維護(hù)，高河煤礦采用施工錨索及雙層金屬網(wǎng)等聯(lián)合方法進(jìn)行架后頂板維護(hù)。

（3）工作面架后6.0 m范圍內(nèi)頂煤控制維護(hù)后，沿留空巷采空區(qū)側(cè)支設(shè)兩排木柱，木柱支設(shè)間距為0.5 m，木柱長度為4.0 m，直徑為300 mm。第一排木柱支設(shè)在距切頂線0.2 m處，第二排支設(shè)在距切頂線1.4 m處，兩排支柱間距為1.2 m。

（4）兩排木柱支設(shè)長度達(dá)到6.0 m時，停止支設(shè)木柱并在木柱內(nèi)安裝柔性模板，每節(jié)柔性模板長度為3.0 m，拉伸高度為1.5 m，模板主要由加筋繩、厚度控制拉筋、錨栓預(yù)留孔、灌注口和翼緣等部分組成。

（5）第一節(jié)柔性模板支設(shè)完成后，采用專用澆筑泵向模板內(nèi)注射混凝土，混凝土主要由水泥、砂子、石子以及外加劑適合配比混合而成，混凝土強(qiáng)度為C30。

（6）當(dāng)?shù)谝还?jié)柔性模板完全澆筑飽和后，在其上方安裝第二節(jié)模板并澆筑，依次類推直至與巷道頂板澆筑巖石。

（7）在澆筑期間為了防止柔模澆筑時發(fā)生橫向變形，以及提高澆筑墻體承受動載的能力，在每節(jié)柔性模板內(nèi)安裝兩組錨桿，錨桿間距為1.5 m，錨桿長度為1.5 m，直徑為22 mm，錨桿橫穿模板并采用托板預(yù)緊，如圖2所示。

圖2 沿空留巷柔性模板支護(hù)三維結(jié)構(gòu)混凝土示意圖

3 應(yīng)用效果分析

（1）支護(hù)成本費(fèi)用低。E1315工作面回采至170 m處沿空留巷開始采用柔模澆筑技術(shù)進(jìn)行人工構(gòu)筑墻體，E1315沿空留巷施工50 m人工墻體后通過成本費(fèi)用計(jì)算發(fā)現(xiàn)，50 m人工墻體共需混凝土300 m3，支設(shè)木柱200根，柔性模板16節(jié)，補(bǔ)打錨桿32套，共計(jì)需成本費(fèi)用4.5萬元，而采用傳統(tǒng)支護(hù)（如施工單體支柱、恒阻錨索、架設(shè)鋼棚、掛網(wǎng)等），需成本費(fèi)用達(dá)37.2萬元，由此可見采用柔模澆筑技術(shù)進(jìn)行巷道支護(hù)，可大大節(jié)約成本費(fèi)用。

（2）支護(hù)效果好。E1315沿空留巷采用柔模澆筑技術(shù)施工人工墻體50 m后，對巷道圍巖變形情況及巷道內(nèi)有害氣體檢測發(fā)現(xiàn)，人工構(gòu)筑墻體保證了巷道兩幫支撐力均衡，避免了因巷道兩幫受力不均，造成巷道兩幫頂板出現(xiàn)落差較大的跨距現(xiàn)象，減少了切頂線上方三角煤柱垮落現(xiàn)象；同時施工人工構(gòu)筑墻體后，巷道內(nèi)瓦斯等有害氣體濃度控制在0.4%以下，有效阻止了采空區(qū)有害氣體向巷道內(nèi)涌出，且擋矸效果好，提高了巷道成型率。

4 結(jié)語

山西高河能源有限公司通過技術(shù)研究，對E1315沿空留巷采空區(qū)側(cè)采取柔模澆筑技術(shù)進(jìn)行擋矸及頂板控制，實(shí)踐證明，采取該技術(shù)后，提高了巷道切頂線處頂板穩(wěn)定性，避免了因巷道兩幫支撐力不均衡造成巷道頂板出現(xiàn)跨距現(xiàn)象，有效阻止了采空區(qū)有害氣體向巷道內(nèi)涌出，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、安全效益。